Круиз-контроль

Круиз-контроль — это система автоматического регулировании скорости — идеальный пример системы управления с замкнутым контуром. На рисунке приведена блок-схема системы. Назначение системы автоматического регулирования скорости состоит в том, чтобы водитель мог устанавливать скорость транспортного средства и указать системе автоматически поддерживать эту скорость.

Рис. Блок-схема системы автоматического регулировании скорости с замкнутым контуром управления, или круиз-контроль

Система реагирует на измеренную скорость транспортного средства и соответственно регулирует дроссельный клапан. Время реакции важно, чтобы не возникало ощущение, что скорость автомобиля «плавает» вверх и вниз.

В систему включены и другие средства обеспечивающие, например, постепенное увеличение или уменьшение скорости при касании кнопки. Большинство систем также запоминает последнюю заданную скорость и восстанавливает эту скорость снова при касании кнопки.

Список функциональных требований к хорошей системе автоматического регулирования скорости выглядит примерно следующим образом:

• поддерживать скорость транспортного средства на заданном значении
• поддерживать скорость с минимальным отклонением от заданной
• обеспечивать возможность изменения скорости транспортного средства
• немедленно отменять режим круиз-контроля при срабатывании тормоза
• сохранять значение последней установленной скорости
• иметь встроенные в систему средства обеспечения безопасности

Описание системы круиз-контроля

Главный выключатель включает систему автоматического регулировании скорости, а она, в свою очередь, контроль системы зажигания. Большинство систем не сохраняет заданную скорость в памяти, когда главный выключатель выключен. Действие выключателя Set (установка) записывает заданное значение скорости в память программы, но обычно задание будет работать, если только оно отвечает примерно следующим условиям:

• скорость транспортного средства больше 40 км/ч
• скорость транспортного средства меньше 12 км/ч
• изменение скорости меньше, чем 8 км/ч в секунду
• автоматика должна находиться в режиме «движение»
• тормоза или сцепление не задействованы
• обороты двигателя стабильны

Как только система установлена, скорость поддерживается с отклонением в пределах 3-4 км/ч, пока не будет отключена нажатием на педаль тормоза или педаль сцепления, нажатием на кнопку выключателя Resume или выключением главного выключателя круиз-контроля. Последний «набор скорости», сохраняется в памяти, кроме тех случаев, когда был отключен главный выключатель.

Если система автоматического регулирования скорости снова потребуется водителю, тогда при нажатии кнопки Set будет поддерживаться текущая скорость транспортного средства, а при нажатии кнопки Resume скорость транспортного средства будет изменена до предыдущей скорости Set. Во время движения на заданной скорости водитель может нажать и держать кнопку Set, чтобы ускорить транспортное средство, пока желательная скорость не будет достигнута, и зафиксировать ее в момент отпускания кнопки.

Компоненты круиз-контроля

Ниже перечислены основные компоненты типовой системы круиз-контроля.

Приводной механизм

Для управления положением дроссельной заслонки используются несколько способов. Автомобили, оборудованные электрическими системами вождения, позволяют автоматической системе управления скоростью работать с тем же самым приводным механизмом. Для управления заслонкой по электрическому кабелю может быть использован электромотор или же вакуумная диафрагма, которая управляется тремя простыми клапанами, это довольно часто применяемый способ. Этот технический прием показан на рисунке.

Рис. «Вакуумный» привод системы автоматического регулирования скорости

Когда скорость необходимо увеличить, открывается клапан «х», создавая и низкое давление по одну сторону диафрагмы со стороны впускного отверстия коллектора. Атмосферное давление на другой стороне передвинет диафрагму и, следовательно, связанный с ней дроссельный клапан. Чтобы передвинуть диафрагму в другую сторону, клапан «х» закрывается, а клапан «у» открывается, позволяя атмосферному давлению войти в камеру. Пружина перемещает диафрагму назад. Если оба клапана закрыты, положение дроссельного клапана не изменяется. Обычно клапан «х» закрыт, а клапан «у» открыт; таким образом, в случае неисправности в кабеле управления круиз-контроль останется незадействованным и вакуум в коллекторе не будет нарушен. Клапан «х» обеспечивает дополнительное средство безопасности и управляется педалью тормоза или сцепления.

Главный выключатель и лампочка предупреждения

Главный выключатель — это простой выключатель «Вкл/Выкл», расположенный на приборной панели в пределах легкой досягаемости водителя. Лампа предупреждения может быть частью этого выключателя или частью главного дисплея приборной доски.

Кнопки выключателей Set и Resume

Эти кнопки установлены или на руле, или на рукоятке, отходящей от рулевой колонки. Когда выключатели входят в состав руля, для передачи сигнала необходимы контактные кольца. Кнопка Set программирует скорость в память и может также использоваться, чтобы увеличить скорость транспортного средства и значение скорости в памяти. Кнопка Resume позволяет водителю дать транспортному средству команду двигаться с последней заданной скоростью или временно дезактивировать контроль.

Выключатель, связанный с тормозами

Этот выключатель очень важен, поскольку торможение было бы опасно, если бы система автоматического регулирования скорости пыталась поддержать скорость транспортного средства. Этот выключатель обычно изготавливается с максимальной надежностью и устанавливается в месте расположения тормозной педали или дополнительно к выключателю тормозного сигнала, активизируемому педалью тормоза. Крайне важна правильная регулировка этого выключателя.

Выключатель, связанный со сцеплением или автоматической коробкой передач

Данный выключатель устанавливается аналогично выключателю на педали тормоза. Он дезактивирует систему круиз-контроля, чтобы предотвратить увеличение скорости двигателя при нажатой педали сцепления. Выключатель на автоматической коробке передач позволит системе круиз-контроля действовать лишь тогда, когда она находится в положении «Движение». Это сделано для того, чтобы предотвратить превышение скорости двигателя, которое могло иметь место, если бы система автоматического регулирования скорости попыталась ускорить автомобиль при положении селектора передач «1» или «2». Коробка передач будет менять передачи при ускорении автомобиля до установленной скорости, пока она «знает», что доступна более высокая передача.

Датчик скорости

В качестве датчика скорости обычно используется датчик спидометра. В противном случае применяются несколько типов датчиков — самый распространенный тип создает импульсный сигнал, частота которого пропорциональна скорости транспортного средства.

Адаптивная система круиз-контроля

Обычная система автоматического регулирования скорости теперь достигла высокой степени совершенства. И все же она не всегда практична на многих европейских дорогах, так как постоянно меняется скорость общего потока движения, и движение это часто очень интенсивное. Водитель во многих случаях вынужден выходить из системы круиз-контроля, чтобы ускорить или замедлить движение.

Рис. Принцип действия адаптивной системы круиз-контроля

Адаптивная система круиз-контроля может автоматически регулировать скорость транспортного средства соответственно возникающей транспортной ситуации. На рисунке показано действие такой системы. Система действует, исходя из трех главных целей:

• поддерживать скорость, которая установлена водителем
• адаптировать эту скорость и поддерживать безопасное расстояние от впереди идущих машин
• предупреждать водителя, если возникает риск столкновения

Рис. Блок-схема адаптивной системы круиз-контроля

Главные компоненты базовой и более сложных адаптивных систем круиз-контроля показаны на рисунке. Отметим, что главными дополнительными компонентами являются датчик «перспективы» (headway) и датчик угла поворота руля; понятно, что первый из них — самый важный. Информация об угле поворота используется, чтобы расширить информативность датчика «перспективы», что позволяет получить большее различие между сигналами опасности и сигналами ложной тревоги. Используются два типа датчика «перспективы» — это радар к лидар. Оба содержит модули передатчика и приемника. Радарная система использует микроволновые сигналы частотой 35 ГГц. Время их отражения дает расстояние до впереди идущего объекта. Лидар использует светодиод, чтобы создать световые инфракрасные сигналы, отражения которых обнаруживаются фотодиодом.

Эти два типа датчиков имеют свои преимущества и недостатки. Радарная система не восприимчива к дождю и туману, но лидар может показать большую избирательность при распознавании стандартных отражателей на задней стороне впереди идущего транспортного средства. Луч радара может давать сильные отражения от мостов, деревьев, указателей и прочих обычных придорожных объектов. Достоверность показаний радара может также пострадать от потери обратного сигнала вследствие отражений, полученных при различных направлениях прохождения волн. В идеальных погодных условиях система лидара кажется лучшей, но она становится очень ненадежной, когда погода меняется. Расхождение луча приблизительно 2,5″ по вертикали и горизонтали, как оказалось, является наиболее подходящим независимо от того, какой датчик «перспективы» используется.

Важное обстоятельство, которое следует учитывать, состоит и том, что сигналы от других транспортных средств оборудованных такой же системой, не должны приводить к ошибочным результатам. Адаптивная система круиз-контроля в принципе функционирует так же, как и обычная система, кроме, и это существенно, тех случаев, когда сигнал от датчика «перспективы» обнаруживает преграду — в этом случае скорости транспортного средства уменьшается. Если оптимальный тормозной путь нельзя обеспечить только за счет реверса дроссельного клапана, водителю следует сигнал предупреждения. Более сложная система может также взять под свой контроль трансмиссию и тормоза автомобиля, но хотя это и весьма многообещающая идея — она далеко еще не дошла до необходимого уровня совершенства. Важно отметить, что адаптивная система автоматического регулирования скорости разработана для того, чтобы уменьшить бремя, лежащее на водителе, но не брать на себя полный контроль над автомобилем!