确实存在失效的可能 解析定速巡航系统

2012-12-10 20:47:38来源: 互联网
    现如今,定速巡航功能不再是高档汽车的专属配置,无论是原车装配,还是后期加装,更多的车主都享受到了这项功能所带来的便利。的确,它在驾驶舒适度以及燃油消耗问题上都能起到积极的作用,但前两天一则因定速巡航系统失效导致的交通事故的新闻让这个曾受追捧的功能受到了质疑,也有很多人提出了异议,但如果仅从定速巡航系统来看,该系统的确存在着完全失控的可能。这个“祸根”在1959年就已经被种下了。

    1959年,凯迪拉克成为第一个将定速巡航系统应用于量产轿车的汽车厂商,当时所装配的那套定速巡航装置在结构上与现在我们所接触到的系统有所不同,别忘了那时的节气门(节气门即油门)还是由机械拉索控制的,而电子节气门可是在近10年才逐渐向大多数轿车所普及的装置。的确,由于种种原因,定速巡航系统并没有在属于机械拉索式节气门的那个时代里被普及开来。然而,发动机的节气门从机械拉索式到电子式的变化在一定程度上对定速巡航的发展起到了指引作用,不仅如此,随着车辆电子电器化集成度越来越高,相比于原先,定速巡航的控制系统与其它环节的协同工作方面也变得更为复杂。

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    定速巡航系统结构上的变化并没有将原先制定的最基础的控制逻辑颠覆,无论是那些老古董还是最新的定速巡航技术,它们在执行的过程中,都需要先对相关信号进行采集并将其传送至定速巡航的控制模块进行计算,待指令信号确定后发往执行控制模块,进而对节气门的开度进行控制。这样,车辆便能以驾驶员设定好的时速巡航行驶,在整个过程中,驾驶员无需控制油门踏板。随着系统部件集成度越来越高,现在的定速巡航系统仅需一两个部件就可以完成上述步骤。

    另外,如何让定速巡航功能停下来是现阶段大家最为关注的一点,这从定速巡航系统诞生之日起,工程师就一直在为彻底解决这个问题而不断努力着。

电喷与化油器

    机械拉索式节气门同时属于电喷和化油器两个时代,定速巡航系统最早也是装配到化油器发动机上,之后这一装置延续至电喷发动机,但两种发动机各自装配的定速巡航系统在控制理念上则有所不同,这段还是看图更直接一些。

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    在简要了解化油器发动机装配的定速巡航系统的工作方式后,接下来,我将主要以电喷发动机为讨论背景,和大家一起来看看定速巡航是如何工作的。

建立在机械拉索式节气门结构之上的定速巡航系统

    从技术上来说,在机械拉索式节气门的基础上安装定速巡航系统并非难事,我们只要通过伺服电机来取代驾驶员用油门踏板控制节气门拉索的动作即可,而在车速信息的获取环节则依赖于仪表的车速信号。驾驶员通过相关按键对安装在节气门处的伺服电机进行控制,从而达到调整节气门开度的目的,节气门位置传感器将节气门开度的信号传递给发动机控制单元,结合发动机工况脉谱图对喷油脉宽,点火,甚至自动变速箱的挡位进行调整,巡航状态下的车速因此可被改变。

    图中为第一代雷克萨斯LS车型所装配的定速巡航系统的结构示意图,这款车的节气门采用机械拉索式,节气门的开度则由伺服电机进行控制。

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    在关闭定速巡航功能的方式上,驾驶员可以通过控制开关来取消该功能,除此之外,踩下制动踏板也会被系统认定为终止信号。对于手动挡车而言,踩下离合器踏板时定速巡航功能也会被取消。它们相互之间传递的都是电信号。

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    这种定速巡航系统对节气门的控制逻辑较为单一,因电器电路故障导致系统无法停下来的情况几率较小,但事实上,这种结构的定速巡航系统也会存在一定的故障风险,我们假设在巡航状态下,用于控制节气门开度的伺服电机出现故障导致节气门的拉索无法正常释放,这时节气门的开度便得不到有效地调整,系统因此无法被驾驶员所控制。

建立在电子式节气门结构之上的定速巡航系统

    相比于机械拉索式节气门,在电子式节气门基础上建立的定速巡航系统因取消了控制节气门开度的伺服电机进而使得结构变得更为简单。

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    除了结构的变化之外,在执行理念方面也有所不同,原先建立在机械拉索式节气门结构之上的定速巡航系统是依靠电机驱动拉索来调整节气门开度,而电子式节气门的执行信号则是从发动机控制单元发出的(这也是二者间存在的本质不同),因此,定速巡航系统在节气门开度的控制环节需要与发动机电脑进行协商。

车速是如何变化的?

    接下来所探讨的部分仅限于电喷发动机且采用电子式节气门的车型所装配的定速巡航系统。

-- 驾驶员主动调整

    驾驶员通过拨杆向定速巡航控制单元发出调整车速的需求,这一需求被传送至发动机控制单元,发动机控制单元会根据目标车速的情况来制定调整方案。

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    如果车速的变化需求不大,且在节气门开度的调整范围内,那么,发动机控制单元仅需向节气门发出调整开度的指令,同时,喷油量以及点火时刻也会随之做出调整。即开度变大时提高车速,减小节气门开度则使车速降低。

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    另一种情况是,驾驶员发出改变车速的需求仅凭节气门开度的调整无法实现,那么就需要自动变速箱来配合,这仅对自动挡车而言。通过挡位的变化来实现车速的变化,例如,通过变速箱更低的挡位将发动机的转速拉高,从而利用发动机产生的制动效果来降低车速,相反,当驾驶员发出加速指令时,如果还有更高的挡位可以利用,当发动机转速随着车速的提高攀升至一定转速后,变速箱也会进行加挡的动作。当然,无论驾驶员通过拨杆发送的是加速指令还是减速指令,整个过程都会很平缓的进行。

-- 针对不同路况,定速巡航系统主动调整

    为了进一步完善定速巡航的性能,从而提高行车舒适性,在整个系统中添加了对特殊路况的应对程序,如,车辆在非水平的道路上行驶时,设定好的巡航车速有可能出现变化。当行驶在上坡路段时,发动机负载增加,受此影响,车速降低,此时,定速巡航系统会依据车速的变化向发动机电脑发送车速补偿指令,补偿的原则依旧是最先进行节气门开度的调整,让发动机多进气同时增加喷油脉宽以补偿燃油。其次,作为传动机构,变速箱对于车速的变化做出的响应也是很积极的,如果车速的变化不足以通过节气门开度进行调整,依靠定速巡航系统、发动机控制单元以及自动变速箱控制单元之间的联系,自动变速箱也可通过挡位的切换来为补偿车速做出贡献。

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    当然,如果车速的幅动范围过大,定速巡航系统也有可能无法对车速进行补偿工作,在这样的情况下,就需要驾驶者对车速进行接管,至于待车速重新接近目标车速时,系统作何反馈,这要依据系统的工作逻辑而定,有可能恢复原先设定的状态,也有可能需要驾驶员通过控制拨杆激活系统功能。

如何取消定速巡航?

    我不得不说,在正常的情况下,想要取消定速巡航功能是十分容易的,有时候你甚至觉得它在这方面的反应上有些过于敏感。

-- 驾驶员主动取消定速巡航系统

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    踩制动踏板或加速踏板、定速巡航的拨杆按键、将自动变速箱切换至空挡(手动挡车踩离合器踏板),驾驶员通过这些操作都能将定速巡航功能取消,其中,踩加速踏板的动作在有些车上的定速巡航系统中则被设定为暂时取消,也就是当驾驶员结束加速动作后,车速还会恢复到原先设定的车速行驶。值得注意的是,这些信号都是以电信号的方式传送至定速巡航系统控制单元的。

-- 定速巡航系统自动取消

    当系统发现相关故障时,定速巡航功能则会被暂停。制动踏板位置传感器是向定速巡航功能发送取消信号的部件,当这个部件出现故障时就意味着它有可能无法向定速巡航系统发送取消信号,出于对行车安全的考虑,此时,定速巡航系统将自动关闭。

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    上面在介绍定速巡航控制逻辑中提到信号采集和执行的内容,这也是保证系统正常工作的基础,如果该环节出现故障,定速巡航功能同样会被取消。

    车速是从轮速传感器获取信号后计算得来的,车辆稳定系统、车速表的显示以及其它对车速信号有需求的系统都会从轮速传感器获取信号,因此,当轮速传感器出现故障时,这些相关系统都会受到影响,定速巡航也不例外。

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    其实,在日常用车过程中,有关轮速传感器的故障并非是传感器本身出现了问题,更多的时候是传感器与靶轮(一般被固定在半轴上,其表面带有齿形结构)之间堆积的异物使得传感器无法对靶轮的旋转进行监测导致,只要将表面清洗干净即可,这点在处理轮速传感器故障时值得大家注意,避免不必要的费用支出。

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    节气门是控制车速的执行部件,它出现故障后也会导致定速巡航系统中断,其中,除了节气门机械故障外,如果节气门处有较为严重的积碳也会导致电子节气门故障报警,将积炭清除后,重新进行节气门匹配并清除故障码,报警灯就会熄灭。

定速巡航功能确实存在控制失效的可能

    在看过以上的内容后,我们可以肯定“定速巡航系统存在控制失效的可能”的说法,因为,从控制原理来看,所有的取消信号都是以电信号的方式传递至定速巡航系统控制单元,由控制单元对这些数据进行分析之后,决定是否退出定速巡航状态。

    简单的电路故障(如制动踏板传感器故障、轮速传感器故障以及相关电路故障等)不会导致定速巡航系统失控,它只会让定速巡航被终止,其结果是车速交由驾驶员控制。

    而定速巡航系统控制失效的问题有可能出现在控制单元内数据处理的环节,更形象的说就像是电脑死机一样,而断电后再重新启动该系统还有可能就恢复了正常状态,就像什么都没发生过一样。这样的问题确实还没有办法去从根本上避免。

编辑总结:

    在高速路上行驶时,定速巡航系统确实可以提高驾驶员的舒适感,但经过这一事件也让我们看到了这套系统所存在的隐患,即便这仅是小概率事件,但考虑到这项功能多用于高速行驶,所以,故障隐患带来的危险也变得不容忽视。

    在制作这篇文章的过程中,对如何能避免此类问题的思考一直像后台程序一样潜伏在意识里,难道只是这样了吗?能不能在这套系统增加多重的“后门程序”,当巡航系统出现死机状态时,通过一些可行的方式来激活应急系统来对由此造成的无法减速的现象进行有效干预?这只是我非常肤浅的想法,如果你有更好的提议,请在评论中畅所欲言,说不定就被哪个厂家所认可了呢。但如果车真的停不下来了怎么办?你可以点击下面的链接获取相关内容。

关键字:确实  存在  失效  解析

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/1210/article_6466.html
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