Автокөліктің жылдамдығын автоматты түрде басқару жүйесі

Кіріспе

Круиз-бақылау (сонымен қатар жылдамдықты бақылау, круиз-команда, автокруиз немесе темпомат деп те аталады) – автомобильдің жылдамдығын автоматты түрде басқаратын жүйе. Бұл жүйе – жүргізуші орнатқан тұрақты жылдамдықты сақтау үшін машинаның газ педалін басқаратын сервомеханизм.

Тарих

Жылдамдықты бақылау 1900 жылдардың басында Уилсон Пилчер сияқты алғашқы автомобильдерде болған. Оларда руль бағанасында қозғалтқыштың жылдамдығын сақтап тұру үшін қолданылатын тетік болған. 1908 жылы Peerless рульдегі қосымша газ тетігі арқылы қозғалтқыштың жылдамдығын сақтап тұру үшін губернаторды енгізді. Peerless ұшқыш шарлы басқарушыны сәтті қолданды. Олар өздерінің жүйелерін "көлденең жолмен немесе төмен қарай жылдамдықты сақтап тұруға" қабілетті деп жарнамалады. Губернаторды 1788 жылы Джеймс Уотт пен Мэтью Болтон бу қозғалтқыштарын басқару үшін қолданған, бірақ губернаторды пайдалану кем дегенде 17 ғасырға дейін барады. Қозғалтқышта губернатор центробегтік күшті қолданады, бұл газды әр түрлі жүктемелерге (мысалы, төбеге көтерілгенде) қозғалтқыштың жылдамдығын бейімдеу үшін реттеуге арналған. Қазіргі заманғы круиздік басқаруды 1948 жылы соқыр өнертапқыш және механикалық инженер Ральф Титор ойлап тапты. Жүргізуші басқаратын механизм көлік қажетті жылдамдыққа жеткенде газ педалына қосымша қысым жасағанда кедергі келтіреді. Ол құрылғыны Пенсильвания автожолында жүріп ойлап тапты және 1948 жылы машинасына орнатқан. Райлиден тәуелсіз жұмыс істеп жүрген Харольд Экслин есімді басқа өнертапқыш да өзінің және достарының көліктеріне орнатылған круиз-контрольдің бір түрін ойлап тапты. Экслин 1951 жылы АҚШ-та "электрлік басқарулы ауа клапаны бар вакууммен жұмыс істейтін газды басқаруға" патент алды, ол 1956 жылы берілді. Осы патенттерге қарамастан, Райли, Экслин және кейінгі патент иелері круиздік басқарудың кез-келген өнертабыстары үшін авторлық сыйақы ала алмады. Тейтордың "спидостат" жүйесімен жабдықталған алғашқы машина 1958 жылғы Chrysler Imperial ("автопилот" деп аталды), ол панельдегі жылдамдықты басқару дискісін қолданды. Бұл жүйе жылдамдық өлшегіштің айналу кабелі арқылы жер жылдамдығын есептеп, қажет болған жағдайда газды ауыстыру үшін екі бағыттағы бұрандалы электр қозғалтқышын қолданды. Көп ұзамай Cadillac құрылғыны "круиздік бақылау" деп атады және оны нарыққа шығарды. AMC "круиздік команда" блогы машинаның қажетті жылдамдығына жеткеннен кейін, приборлар панеліне басылған батырма арқылы іске қосылды. Газдың күйін автоматты түрде вакуумдық басқару арқылы реттейтін, ол жылдамдық өлшегіш кабеліне негізделген, бірақ панельдегі реттейтін басқару арқылы емес. Блок тежегіш қолданылған кезде тоқтап қалады. Дэниел Аарон Виснер 1968 жылы Мичиган штатының Плимут қаласында RCA-ның өндірістік және автоматтандыру жүйелері бөлімінде инженер ретінде "автомобильдік электрондық круиздік бақылау" жүйесін ойлап тапты. Оның өнертабысы сол жылы берілген екі патентте сипатталған (АҚШ патенттері 3570622 және 3511329), екіншісі цифрлық жадыны енгізген және автомобильді басқаратын алғашқы электрондық құрылғы болған. 1973 жылғы мұнай дағдарысы мен отын бағасының өсуіне байланысты құрылғы АҚШ-та кеңінен танымал болды. "Круиздік бақылау тұрақты жылдамдықпен жүргенде отын шығаратын толқындардан аулақ болып, газды үнемдей алады". Электрондық жылдамдықты басқарудың механикалық алдыңғы үлгіге қарағанда артықшылығы - ол авариядан сақтандырудың электрондық жүйесімен және қозғалтқышты басқару жүйесімен біріктірілуі мүмкін.

Speed control existed in early automobiles such as the Wilson Pilcher in the early 1900s. They had a lever on the steering column that could be used to set the speed to be maintained by the engine. In 1908, the Peerless included a governor to keep the speed of the engine through an extra throttle lever on the steering wheel. Peerless successfully used a flyball governor. They advertised their system as being able to "maintain speed whether uphill or down." A governor was used by James Watt and Matthew Boulton in 1788 to control steam engines, but the use of governors dates at least back to the 17th century. On an engine, the governor uses centrifugal force to adjust the throttle position to adapt the engine's speed to different loads (e. g., when going up a hill). Modern cruise control (also known as a speedostat or tempomat) was invented in 1948 by the blind inventor and mechanical engineer Ralph Teetor. A mechanism controlled by the driver provided resistance to further pressure on the accelerator pedal when the vehicle reached the desired speed. He conceived the device while driving on the Pennsylvania Turnpike and installed his invention in his car in 1948. Another inventor named Harold Exline, working independently of Riley, also invented a type of cruise control that he first installed on his car and friends' cars. Exline filed a U. S. patent for a "vacuum powered throttle control with electrically controlled air valve" in 1951, which was granted in 1956. Despite these patents, Riley, Exline, and subsequent patent holders were not able to collect royalties for any cruise control inventions. The first car with Teetor's "speedostat" system was the 1958 Chrysler Imperial (called "auto pilot"), using a speed control dial on the dashboard. This system calculated ground speed from the rotating speedometer cable and used a bi directional screw drive electric motor to vary the throttle position as needed. Cadillac soon renamed and marketed the device as "cruise control." The AMC "cruise command" unit was actuated through a push button on the dashboard once the car's desired speed was reached. The throttle position was automatically adjusted by a vacuum control that opened and closed the throttle based on input from the speedometer cable rather than through an adjustable control on the dashboard. The unit would shut off anytime the brakes were applied. Daniel Aaron Wisner invented an "automotive electronic cruise control" in 1968 as an engineer for RCA's Industrial and Automation Systems Division in Plymouth, Michigan. His invention is described in two patents filed that year (US patents 3570622 and 3511329), with the second introducing digital memory, and was the first electronic device that controlled a car. Due to the 1973 oil crisis and rising fuel prices, the device became more popular in the U. S. "Cruise control can save gas by avoiding surges that expel fuel" while driving at steady speeds. The advantage of electronic speed control over its mechanical predecessor was that it could be integrated with electronic accident avoidance and engine management systems.

Операция

Жүргізуші көлік құралын қолмен жылдамдыққа келтіріп, круиздік басқаруды қазіргі жылдамдыққа орнату үшін батырманы басуы керек. Круиздік басқару жылдамдық сигналын айналмалы жетек осінен, спидометр кабелінен, дөңгелек айналу сенсорынан, қозғалтқыш айналымдарынан (RPM) немесе көлік құралы электронды түрде жасайтын ішкі жылдамдық импульстарынан алады. Көптеген жүйелер круиздік басқаруды белгілі бір жылдамдықтан төмен пайдалануға рұқсат бермейді, әдетте шамамен... Көлік құралы соленоид арқылы, вакуумдық сервомеханизм арқылы немесе көлік құралына орнатылған электрондық жүйелерді (толық электрондық) пайдалану арқылы қалаған жылдамдықты сақтайды, егер ол «сым арқылы басқару» жүйесін қолданса. Барлық круиздік басқару жүйелері жүргізуші тежегіш педалін басқанда және көбінесе әрі де, біржақты педальды басқанда өшірілуі керек. Круиздік басқару жүйелері жиі тежегеннен кейін орнатылған жылдамдықты қайта жаңарту мүмкіндігін қамтитын жад функциясымен және тежемей жылдамдықты азайтуға мүмкіндік беретін жылдамдықты сақтау функциясымен жабдықталған. Круиздік басқару қосылғанда, газ педалі көлікті жылдамдатуға мүмкіндік береді, бірақ педаль босатылғаннан кейін ол бұрын орнатылған жылдамдыққа жеткенше баяулайды. Электрондық газды басқарумен жабдықталған жаңа көліктерде круиздік басқару көліктің қозғалтқыш басқару жүйесіне біріктірілуі мүмкін. Заманауи «бейімделуге қабілетті» жүйелер алдыңғы көлікке дейінгі қашықтық немесе жылдамдық шегі төмендеген кезде жылдамдықты автоматты түрде азайту мүмкіндігін қамтиды. Кейбір көліктердің круиздік басқару жүйелері «жылдамдық шектегіш» функциясын қамтиды, ол көлікті алдын ала белгіленген максималды жылдамдықтан асып кетуге жол бермейді; мұны әдетте газ педалін толық басу арқылы күшін жоюға болады. Көптеген жүйелер көліктің таңдалған жылдамдықтан асып кетуі үшін қозғалтқыштың айналуын арттыруға жол бермейді. Алайда, олар төбеден түсетін кезде жылдамдық артып кетсе тежегішті қоспайды және қозғалтқыш бос жүрісте болғанда да таңдалған жылдамдықтан жоғары жылдамдыққа жетуіне кедергі келтірмейді. Круиздік басқару қолмен беріліс қорабы бар көліктерде аз икемді, өйткені біржақты педальды басу және беріліс ауыстыру әдетте круиздік басқаруды өшіріп тастайды. «Қайта бастау» функциясын жаңа берілісті таңдағаннан және біржақты педальді босатқаннан кейін әрқашан пайдалану керек. Сондықтан круиздік басқару тас жол/автомагистраль жылдамдықтарында ең тиімді, онда жоғары беріліс көбінесе тұрақты түрде қолданылады. Алайда жылдамдық шектегіш функциясы мұндай мәселеге тап болмайды.

The driver must manually bring the vehicle up to speed and use a button to set the cruise control to the current speed. The cruise control takes its speed signal from a rotating driveshaft, speedometer cable, wheel speed sensor from the engine's RPM, or internal speed pulses produced electronically by the vehicle. Most systems do not allow the use of the cruise control below a certain speed typically around The vehicle will maintain the desired speed by pulling the throttle cable with a solenoid, a vacuum driven servomechanism, or by using the electronic systems built into the vehicle (fully electronic) if it uses a 'drive by wire' system. All cruise control systems must have the capability to be turned off explicitly and automatically when the driver depresses the brake pedal and often also the clutch. Cruise control systems frequently include a memory feature to resume the set speed after braking and a coast feature to reduce the set speed without braking. When the cruise control is engaged, the throttle can still accelerate the car, but once the pedal is released, it will slow down the vehicle until it reaches the previously set speed. On the latest vehicles fitted with electronic throttle control, cruise control can be integrated into the vehicle's engine management system. Modern "adaptive" systems include the ability to automatically reduce speed when the distance to a car in front, or the speed limit, decreases. The cruise control systems of some vehicles incorporate a "speed limiter" function, which will not allow the vehicle to accelerate beyond a preset maximum; this can usually be overridden by fully depressing the accelerator pedal. Most systems will prevent the vehicle from increasing engine speed to accelerate beyond the chosen speed. However, they will not apply the brakes in the event of overspeeding downhill, nor stop the car from going faster than the selected speed even with the engine just idling. Cruise control is less flexible on vehicles with a manual transmission because depressing the clutch pedal and shifting gears usually disengages the cruise control. The "resume" feature has to be used each time after selecting the new gear and releasing the clutch. Therefore, cruise control is most beneficial at motorway/highway speeds when top gear is used virtually all the time. The speed limiter function, however, does not have this problem.

Адаптациялық круиздік бақылау

Кейбір заманауи көліктерде адаптивті круиздік бақылау (ACC) жүйесі бар, бұл круиздік бақылаудың жетілдірілген түріне берілген жалпы атау. Динамикалық жылдамдық орнату жүйелері жылдамдық шектеу белгілерінің GPS координаттарын деректер базасынан пайдаланады. Көптеген жүйелерде сондай-ақ камералар, лазерлер және миллиметрлік толқынды радарлар қолданылады, олар көліктің жолдағы басқа көліктерге немесе объектілерге қаншалықты жақын екенін анықтайды. Бұл технологиялар көліктің алдындағы көліктерден белгілі бір қашықтықты сақтау үшін бапталуы мүмкін; жүйе алдыңғы көліктердің жылдамдығына қарай автоматты түрде жылдамдықты азайтады немесе орнатылған жылдамдықты сақтайды.