Technika

Pierwszy na świecie "przewidujący" tempomat kontrolujący zmianę biegów

System Predictive Powertrain Control od Mercedes-Benz to pierwszy na świecie automatyczny system utrzymywania prędkości, który steruje zmianą biegów. Jego pierwsza odsłona - jeszcze bez kontrolowania zmiany biegów - została wprowadzona w ostatnich latach do północnoamerykańskiej oferty ciężarówek marki Freightliner, należącej do Daimler Trucks. Debiutujący w 2009 roku system znany pod nazwą Predictive Cruise Control stał się pierwszym na świecie tempomatem z możliwością przewidywania, wykorzystującym dane geodezyjne i pozycjonowanie pojazdu w oparciu o sygnał GPS. Główne założenia "przewidującego" tempomatu Daimler zaprezentował międzynarodowej prasie po raz pierwszy w 2005 roku podczas imprezy "Papenburg Technology Days". Opracowany na ich podstawie system Freightlinera został następnie udoskonalony przez Mercedes-Benz i zintegrowany z układem zmiany biegów. Tak powstał Predictive Powertrain Control.

Zużycie paliwa do 5 proc. niższe

Nowy system Mercedes-Benz został zaprojektowany przede wszystkim z myślą o efektywnym pokonywaniu wzniesień i zjazdów. Predictive Powertrain Control zamienia nieodłączone wady klasycznego tempomatu na wymierne korzyści: ciężarówki dalekobieżne, takie jak nowy Actros 1845 BlueTec 6 z pełnym ładunkiem, pokonują długie dystanse na trasach o umiarkowanym zróżnicowaniu terenu, zużywając do 3 proc. paliwa mniej od pojazdów wyposażonych w tradycyjny tempomat. W teście porównawczym na standardowych, dalekich trasach, takich jak Stuttgart-Hamburg-Stuttgart, docenia się również łatwość użytkowania systemu. Sposób sterowania utrzymywaniem prędkości jest bardzo podobny do tego w Actrosie bez Predictive Powertrain Control. Wystarczy krótkie wprowadzenie do obsługi funkcji inteligentnego tempomatu. Bez względu na doświadczenie kierowcy, zużycie oleju napędowego podczas pokonywania tras z Predictive Powertrain Control jest zawsze wyraźnie niższe niż podczas jazdy ciężarówkami z konwencjonalnymi układami.

Predictive Powertrain Control wykorzystuje fuzję danych

Technologia Predictive Powertrain Control pozwala systemom zainstalowanym w pojeździe na wykorzystywanie danych z zewnętrznych źródeł i wzajemne powiązania pomiędzy inteligentnymi systemami kontroli silnika oraz skrzyni z parametrami, które dotychczas całkowicie podlegały stylowi jazdy kierowcy. Zasady pokonywania wzniesień nie są tajemnicą dla profesjonalistów. Pierwsza z nich mówi, by zdjąć nogę z gazu przed wierzchołkiem wzniesienia, co pozwala na znaczące oszczędności paliwa i wiąże się z jedynie niewielką stratą czasu. Inna nakazuje przyspieszyć odpowiednio wcześniej przed dojechaniem do wzniesienia, i pozwala uniknąć zmiany biegu podczas dojeżdżania do wierzchołka. Efekt? Niższe zużycie oleju napędowego i krótsza podróż. Wiedza ta obca jest jednak konwencjonalnym tempomatom.

Specjalistyczna wiedza na pokładzie

Ekologicznie usposobieni kierowcy wiedzą również, że przed szczytem wzniesienia należy dociskać pedał przyspieszenia tylko do momentu, gdy zgromadzona energia kinetyczna okaże się wystarczająca do napędzania ciężarówki podczas późniejszego zjazdu. I tu funkcjonalność standardowego tempomatu wypada poniżej oczekiwań. W wielu przypadkach to samo dotyczy kierowców, którzy mogą nie znać trasy, bywają zmęczeni po ośmiu godzinach jazdy, ich uwagę odwraca np. rozmowa telefoniczna lub panujący zmrok utrudnia im orientację.

Predictive Powertrain Control zawsze gotowy do pracy

Żaden z tych czynników nie wpływa na działanie układu Predictive Powertrain Control. System jest zawsze gotowy do akcji i nigdy nie przerywa wykonywania  zadania - wydajnego i ekonomicznego transportu. Predictive Powertrain Control gromadzi dane niezbędne do oszczędnej jazdy - dzięki informacjom o topografii terenu "wie" niemal wszystko o wzniesieniach i zjazdach na drodze. Stopień pokrycia map z trasami międzynarodowymi w krajach Europy Środkowej, także w Polsce, wynosi praktycznie 100 proc. Pozycja pojazdu jest precyzyjnie ustalona za pomocą sygnału GPS. Ponadto Predictive Powertrain Control może - w zależności od konfiguracji - interweniować w centralnej jednostce sterującej zmianą biegów. Oznacza to, że potrafi wywołać zmianę przełożenia, bazując na optymalnych informacjach o trasie. Dodatkowo, system zwiększa stopień optymalizacji oszczędzającej paliwo technologii EcoRoll. W rezultacie zmiany biegu uznane za zbędne na podstawie przebiegu trasy są blokowane, zamiast sekwencji pojedynczych zmian przełożeń  stosowana jest pojedyncza zmiana podwójna, a funkcja EcoRoll zostaje uruchomiona z wyprzedzeniem.

Dane z wnętrza i z otoczenia

Predictive Powertrain Control korzysta z danych wejściowych profilu drogi przed pojazdem i jego aktualnej pozycji zgodnie z sygnałem GPS. W odniesieniu do ciężarówki ustalane są: masa, prędkość, obroty silnika i aktualne przełożenie skrzyni PowerShift. Istotną wartością docelową jest prędkość przejazdu, ustawiana przez kierowcę za pośrednictwem przełączników na kierownicy.

Bezpieczeństwo jest zawsze najważniejsze

Przewidujący tempomat wykorzystuje powyższe dane do kontroli przyspieszenia, hamowania i pracy skrzyni biegów. Oczywiście kierowca zachowuje pełną kontrolę nad pojazdem - w odniesieniu do bezpieczeństwa pojazdu i ruchu drogowego opcjonalny aktywny tempomat oraz automatyczna funkcja awaryjnego hamowania Active Brake Assist nadal działają z wyższym priorytetem od Predictive Powertrain Control.

"Wiedza" zamiast "obrazu"

Po zezwoleniu ze strony aktywnego tempomatu zintegrowanego z systemem Active Brake Assist, Predictive Powertrain Control skupia się na drodze poprzedzającej pojazd. Jego "świadomość" koncentruje się na przestrzeganiu zadanej prędkości przy jednoczesnej minimalizacji zużycia oleju napędowego. Wykorzystując zaprogramowane informacje z uwzględnieniem masy pojazdu, kontroler prędkości reaguje odpowiednio na wzniesienia i zjazdy. Na górzystym terenie, który stanowi znaczną część europejskiej sieci drogowej, jedynym zadaniem kierowcy jest ustawienie docelowej prędkości i tzw. "histerezy tempomatu". Decyduje ona o indywidualnej maksymalnej prędkości podczas zjazdu i nie różni się od funkcji standardowego tempomatu. Trzecią zmienną jest minimalna prędkość poniżej regularnej prędkości jazdy, używana do ustalenia zakresu, który w odpowiednich okolicznościach pozwala systemowi uzyskać oszczędność paliwa poprzez zmniejszenie szybkości. Przykładem jest wjazd na łagodne wzniesienie, zidentyfikowane jako możliwe do pokonania w obecnej konfiguracji pojazdu o nominalnej mocy i masie całkowitej na najwyższym biegu bez zmniejszania prędkości poniżej dolnej granicy. Na płaskim terenie inteligentny tempomat precyzyjnie utrzymuje prędkość zgodnie ze strategią i zasadą działania standardowego urządzenia.

Predictive Powertrain Control "chwyta każdą okazję"

Jeśli, na przykład, moment obrotowy silnika jest wystarczający do utrzymania zadanej prędkości, Predictive Powertrain Control wykorzystuje korzystną sytuację jeszcze przed osiągnięciem wierzchołka wzniesienia - na podstawie informacji o drodze uwzględnia późniejszy zjazd i ogranicza wcześniej moment obrotowy silnika, a ciężarówka zjeżdża w dół, nie zużywając paliwa. Prędkość pojazdu zostaje ograniczona do dolnego progu zadanego przez kierowcę - Predictive Powertrain Control wylicza to na podstawie masy pojazdu i profilu drogi. Dla porównania, kierowca bez wsparcia tempomatu, z niewielką wiedzą na temat przebiegu trasy lub w ciemności mógłby wówczas tylko "próbować" dobrać właściwe parametry jazdy. Z kolei z tradycyjnym tempomatem ciężarówka byłaby zbyt długo "rozpędzana", co zwiększa koszty paliwa, a na  zjeździe musiałaby hamować, by zmniejszyć prędkość.

 

Skrzynia zawsze w tandemie

Podczas wspomnianej sytuacji (łagodne nachylenie) interwencja Predictive Powertrain Control może dotyczyć również skrzyni biegów. Przykładowo, funkcja EcoRoll może zostać aktywowana znacznie wcześniej niż w przypadku tradycyjnego tempomatu. Pozwala ona ograniczyć czas jazdy i dystans pokonany pod obciążeniem przy stałej prędkości, zwiększając udział dystansu przejechanego na wolnych obrotach i minimalizując zużycie paliwa. Predictive Powertrain Control pomaga również w pokonywaniu stromych wzniesień. W takich przypadkach wytyczne w zakresie efektywnego transportu skłaniają kierowcę do zwiększenia prędkości pojazdu ponad ustaloną na tempomacie jeszcze przed osiągnięciem wierzchołka. Celem jest tu zwiększenie energii kinetycznej ciężarówki i uniknięcie późniejszej zbędnej zmiany biegu na wzniesieniu.

Predictive Powertrain Control pokonuje ograniczenia tempomatu

Standardowy tempomat nie oferuje takiej funkcjonalności. Intuicyjne kalkulacje kierowców decydujących się na ręczne sterowanie uwzględniają zazwyczaj masę pojazdu, nachylenie wzniesienia i jego długość. Dla Predictive Powertrain Control nie stanowi to problemu - niezbędne dane znajdują się pod ręką, a technologia wsparta jest ekspercką wiedzą. Wyposażona w ten system ciężarówka samodzielnie zwiększa prędkość powyżej zadanego ustawienia przed dotarciem do stóp wzniesienia, by stawić mu czoła z dodatkowym momentem na dwunastym biegu. Interwencja skrzyni może oczywiście wspomóc pokonywanie wzniesienia i w razie potrzeby wymusić zmianę przełożenia. Dzięki danym na temat topografii terenu system jest w stanie działać z wyprzedzeniem, a nie tylko reagować i wcześniej zredukować o jeden bieg lub, zależnie od warunków, wykonać nieco później podwójną redukcję.

Znakomici kierowcy jako wyznacznik

Wczesna zmiana biegu, tak jak precyzyjnie zaplanowana podwójna redukcja, pozwala ograniczyć zużycie paliwa na całym odcinku wjazdowym na wzniesienie. To właśnie główny cel technologii stojącej za Predictive Powertrain Control. W tym samym czasie kierowcy oszczędzają czas - nawet urodzeni perfekcjoniści muszą zaufać inteligentnemu tempomatowi, często bowiem nie mają wiedzy na temat specyficznego uwarunkowania terenu, jego związku z obciążeniem i wpływu na efektywność. Predictive Powertrain Control sprawdza się jednak nie tylko podczas pokonywania wzniesień, ale i podczas zjazdów. Programiści systemu uwzględnili znaną profesjonalistom zasadę: noga z gazu przed osiągnięciem szczytu wzgórza. Resztą zajmie się masa pojazdu i przyspieszenie - tu działa fizyka. Na tym właśnie polega Predictive Powertrain Control. Jeśli za wzniesieniem nie następuje znaczny spadek, prędkość obrotowa silnika może zostać zredukowana w celu ograniczenia zużycia paliwa poprzez wcześniejszą pojedynczą lub podwójną zmianę biegu. Podczas zjazdu prędkość pojazdu może być także utrzymywana bez funkcji EcoRoll. W celu zwiększenia skuteczności siły hamowania dopuszcza się wcześniejszą redukcję lub uniknięcie zmiany biegu na wyższy. System Predictive Powertrain Control zapewnia kierowcy całą gamę możliwości konfiguracji w celu precyzyjnej regulacji parametrów, takich jak prędkość podróżowania oraz jej dolny i górny limit. Po uruchomieniu Predictive Powertrain Control i/lub funkcji EcoRoll dostęp do wspominanych opcji jest najczęściej konieczny tylko w wyjątkowych przypadkach.