確實(shí)存在失效的可能 解析定速巡航系統

1959年，凱迪拉克成為第一個(gè)將定速巡航系統應用于量產(chǎn)轎車(chē)的汽車(chē)廠(chǎng)商，當時(shí)所裝配的那套定速巡航裝置在結構上與現在我們所接觸到的系統有所不同，別忘了那時(shí)的節氣門(mén)（節氣門(mén)即油門(mén)）還是由機械拉索控制的，而電子節氣門(mén)可是在近10年才逐漸向大多數轎車(chē)所普及的裝置。的確，由于種種原因，定速巡航系統并沒(méi)有在屬于機械拉索式節氣門(mén)的那個(gè)時(shí)代里被普及開(kāi)來(lái)。然而，發(fā)動(dòng)機的節氣門(mén)從機械拉索式到電子式的變化在一定程度上對定速巡航的發(fā)展起到了指引作用，不僅如此，隨著(zhù)車(chē)輛電子電器化集成度越來(lái)越高，相比于原先，定速巡航的控制系統與其它環(huán)節的協(xié)同工作方面也變得更為復雜。

定速巡航系統結構上的變化并沒(méi)有將原先制定的最基礎的控制邏輯顛覆，無(wú)論是那些老古董還是最新的定速巡航技術(shù)，它們在執行的過(guò)程中，都需要先對相關(guān)信號進(jìn)行采集并將其傳送至定速巡航的控制模塊進(jìn)行計算，待指令信號確定后發(fā)往執行控制模塊，進(jìn)而對節氣門(mén)的開(kāi)度進(jìn)行控制。這樣，車(chē)輛便能以駕駛員設定好的時(shí)速巡航行駛，在整個(gè)過(guò)程中，駕駛員無(wú)需控制油門(mén)踏板。隨著(zhù)系統部件集成度越來(lái)越高，現在的定速巡航系統僅需一兩個(gè)部件就可以完成上述步驟。

另外，如何讓定速巡航功能停下來(lái)是現階段大家最為關(guān)注的一點(diǎn)，這從定速巡航系統誕生之日起，工程師就一直在為徹底解決這個(gè)問(wèn)題而不斷努力著(zhù)。

● 電噴與化油器

機械拉索式節氣門(mén)同時(shí)屬于電噴和化油器兩個(gè)時(shí)代，定速巡航系統最早也是裝配到化油器發(fā)動(dòng)機上，之后這一裝置延續至電噴發(fā)動(dòng)機，但兩種發(fā)動(dòng)機各自裝配的定速巡航系統在控制理念上則有所不同，這段還是看圖更直接一些。

在簡(jiǎn)要了解化油器發(fā)動(dòng)機裝配的定速巡航系統的工作方式后，接下來(lái)，我將主要以電噴發(fā)動(dòng)機為討論背景，和大家一起來(lái)看看定速巡航是如何工作的。

● 建立在機械拉索式節氣門(mén)結構之上的定速巡航系統

從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，在機械拉索式節氣門(mén)的基礎上安裝定速巡航系統并非難事，我們只要通過(guò)伺服電機來(lái)取代駕駛員用油門(mén)踏板控制節氣門(mén)拉索的動(dòng)作即可，而在車(chē)速信息的獲取環(huán)節則依賴(lài)于儀表的車(chē)速信號。駕駛員通過(guò)相關(guān)按鍵對安裝在節氣門(mén)處的伺服電機進(jìn)行控制，從而達到調整節氣門(mén)開(kāi)度的目的，節氣門(mén)位置傳感器將節氣門(mén)開(kāi)度的信號傳遞給發(fā)動(dòng)機控制單元，結合發(fā)動(dòng)機工況脈譜圖對噴油脈寬，點(diǎn)火，甚至自動(dòng)變速箱的擋位進(jìn)行調整，巡航狀態(tài)下的車(chē)速因此可被改變。

圖中為第一代雷克薩斯LS車(chē)型所裝配的定速巡航系統的結構示意圖，這款車(chē)的節氣門(mén)采用機械拉索式，節氣門(mén)的開(kāi)度則由伺服電機進(jìn)行控制。

在關(guān)閉定速巡航功能的方式上，駕駛員可以通過(guò)控制開(kāi)關(guān)來(lái)取消該功能，除此之外，踩下制動(dòng)踏板也會(huì )被系統認定為終止信號。對于手動(dòng)擋車(chē)而言，踩下離合器踏板時(shí)定速巡航功能也會(huì )被取消。它們相互之間傳遞的都是電信號。

這種定速巡航系統對節氣門(mén)的控制邏輯較為單一，因電器電路故障導致系統無(wú)法停下來(lái)的情況幾率較小，但事實(shí)上，這種結構的定速巡航系統也會(huì )存在一定的故障風(fēng)險，我們假設在巡航狀態(tài)下，用于控制節氣門(mén)開(kāi)度的伺服電機出現故障導致節氣門(mén)的拉索無(wú)法正常釋放，這時(shí)節氣門(mén)的開(kāi)度便得不到有效地調整，系統因此無(wú)法被駕駛員所控制。

● 建立在電子式節氣門(mén)結構之上的定速巡航系統

相比于機械拉索式節氣門(mén)，在電子式節氣門(mén)基礎上建立的定速巡航系統因取消了控制節氣門(mén)開(kāi)度的伺服電機進(jìn)而使得結構變得更為簡(jiǎn)單。

除了結構的變化之外，在執行理念方面也有所不同，原先建立在機械拉索式節氣門(mén)結構之上的定速巡航系統是依靠電機驅動(dòng)拉索來(lái)調整節氣門(mén)開(kāi)度，而電子式節氣門(mén)的執行信號則是從發(fā)動(dòng)機控制單元發(fā)出的（這也是二者間存在的本質(zhì)不同），因此，定速巡航系統在節氣門(mén)開(kāi)度的控制環(huán)節需要與發(fā)動(dòng)機電腦進(jìn)行協(xié)商。

☆ 車(chē)速是如何變化的？

接下來(lái)所探討的部分僅限于電噴發(fā)動(dòng)機且采用電子式節氣門(mén)的車(chē)型所裝配的定速巡航系統。

-- 駕駛員主動(dòng)調整

駕駛員通過(guò)撥桿向定速巡航控制單元發(fā)出調整車(chē)速的需求，這一需求被傳送至發(fā)動(dòng)機控制單元，發(fā)動(dòng)機控制單元會(huì )根據目標車(chē)速的情況來(lái)制定調整方案。

如果車(chē)速的變化需求不大，且在節氣門(mén)開(kāi)度的調整范圍內，那么，發(fā)動(dòng)機控制單元僅需向節氣門(mén)發(fā)出調整開(kāi)度的指令，同時(shí)，噴油量以及點(diǎn)火時(shí)刻也會(huì )隨之做出調整。即開(kāi)度變大時(shí)提高車(chē)速，減小節氣門(mén)開(kāi)度則使車(chē)速降低。

另一種情況是，駕駛員發(fā)出改變車(chē)速的需求僅憑節氣門(mén)開(kāi)度的調整無(wú)法實(shí)現，那么就需要自動(dòng)變速箱來(lái)配合，這僅對自動(dòng)擋車(chē)而言。通過(guò)擋位的變化來(lái)實(shí)現車(chē)速的變化，例如，通過(guò)變速箱更低的擋位將發(fā)動(dòng)機的轉速拉高，從而利用發(fā)動(dòng)機產(chǎn)生的制動(dòng)效果來(lái)降低車(chē)速，相反，當駕駛員發(fā)出加速指令時(shí)，如果還有更高的擋位可以利用，當發(fā)動(dòng)機轉速隨著(zhù)車(chē)速的提高攀升至一定轉速后，變速箱也會(huì )進(jìn)行加擋的動(dòng)作。當然，無(wú)論駕駛員通過(guò)撥桿發(fā)送的是加速指令還是減速指令，整個(gè)過(guò)程都會(huì )很平緩的進(jìn)行。

-- 針對不同路況，定速巡航系統主動(dòng)調整

為了進(jìn)一步完善定速巡航的性能，從而提高行車(chē)舒適性，在整個(gè)系統中添加了對特殊路況的應對程序，如，車(chē)輛在非水平的道路上行駛時(shí)，設定好的巡航車(chē)速有可能出現變化。當行駛在上坡路段時(shí)，發(fā)動(dòng)機負載增加，受此影響，車(chē)速降低，此時(shí)，定速巡航系統會(huì )依據車(chē)速的變化向發(fā)動(dòng)機電腦發(fā)送車(chē)速補償指令，補償的原則依舊是最先進(jìn)行節氣門(mén)開(kāi)度的調整，讓發(fā)動(dòng)機多進(jìn)氣同時(shí)增加噴油脈寬以補償燃油。其次，作為傳動(dòng)機構，變速箱對于車(chē)速的變化做出的響應也是很積極的，如果車(chē)速的變化不足以通過(guò)節氣門(mén)開(kāi)度進(jìn)行調整，依靠定速巡航系統、發(fā)動(dòng)機控制單元以及自動(dòng)變速箱控制單元之間的聯(lián)系，自動(dòng)變速箱也可通過(guò)擋位的切換來(lái)為補償車(chē)速做出貢獻。

當然，如果車(chē)速的幅動(dòng)范圍過(guò)大，定速巡航系統也有可能無(wú)法對車(chē)速進(jìn)行補償工作，在這樣的情況下，就需要駕駛者對車(chē)速進(jìn)行接管，至于待車(chē)速重新接近目標車(chē)速時(shí)，系統作何反饋，這要依據系統的工作邏輯而定，有可能恢復原先設定的狀態(tài)，也有可能需要駕駛員通過(guò)控制撥桿激活系統功能。

● 如何取消定速巡航？

我不得不說(shuō)，在正常的情況下，想要取消定速巡航功能是十分容易的，有時(shí)候你甚至覺(jué)得它在這方面的反應上有些過(guò)于敏感。

-- 駕駛員主動(dòng)取消定速巡航系統

踩制動(dòng)踏板或加速踏板、定速巡航的撥桿按鍵、將自動(dòng)變速箱切換至空擋（手動(dòng)擋車(chē)踩離合器踏板），駕駛員通過(guò)這些操作都能將定速巡航功能取消，其中，踩加速踏板的動(dòng)作在有些車(chē)上的定速巡航系統中則被設定為暫時(shí)取消，也就是當駕駛員結束加速動(dòng)作后，車(chē)速還會(huì )恢復到原先設定的車(chē)速行駛。值得注意的是，這些信號都是以電信號的方式傳送至定速巡航系統控制單元的。

-- 定速巡航系統自動(dòng)取消

當系統發(fā)現相關(guān)故障時(shí)，定速巡航功能則會(huì )被暫停。制動(dòng)踏板位置傳感器是向定速巡航功能發(fā)送取消信號的部件，當這個(gè)部件出現故障時(shí)就意味著(zhù)它有可能無(wú)法向定速巡航系統發(fā)送取消信號，出于對行車(chē)安全的考慮，此時(shí)，定速巡航系統將自動(dòng)關(guān)閉。

上面在介紹定速巡航控制邏輯中提到信號采集和執行的內容，這也是保證系統正常工作的基礎，如果該環(huán)節出現故障，定速巡航功能同樣會(huì )被取消。

車(chē)速是從輪速傳感器獲取信號后計算得來(lái)的，車(chē)輛穩定系統、車(chē)速表的顯示以及其它對車(chē)速信號有需求的系統都會(huì )從輪速傳感器獲取信號，因此，當輪速傳感器出現故障時(shí)，這些相關(guān)系統都會(huì )受到影響，定速巡航也不例外。

其實(shí)，在日常用車(chē)過(guò)程中，有關(guān)輪速傳感器的故障并非是傳感器本身出現了問(wèn)題，更多的時(shí)候是傳感器與靶輪（一般被固定在半軸上，其表面帶有齒形結構）之間堆積的異物使得傳感器無(wú)法對靶輪的旋轉進(jìn)行監測導致，只要將表面清洗干凈即可，這點(diǎn)在處理輪速傳感器故障時(shí)值得大家注意，避免不必要的費用支出。

節氣門(mén)是控制車(chē)速的執行部件，它出現故障后也會(huì )導致定速巡航系統中斷，其中，除了節氣門(mén)機械故障外，如果節氣門(mén)處有較為嚴重的積碳也會(huì )導致電子節氣門(mén)故障報警，將積炭清除后，重新進(jìn)行節氣門(mén)匹配并清除故障碼，報警燈就會(huì )熄滅。

● 定速巡航功能確實(shí)存在控制失效的可能

在看過(guò)以上的內容后，我們可以肯定“定速巡航系統存在控制失效的可能”的說(shuō)法，因為，從控制原理來(lái)看，所有的取消信號都是以電信號的方式傳遞至定速巡航系統控制單元，由控制單元對這些數據進(jìn)行分析之后，決定是否退出定速巡航狀態(tài)。

簡(jiǎn)單的電路故障（如制動(dòng)踏板傳感器故障、輪速傳感器故障以及相關(guān)電路故障等）不會(huì )導致定速巡航系統失控，它只會(huì )讓定速巡航被終止，其結果是車(chē)速交由駕駛員控制。

而定速巡航系統控制失效的問(wèn)題有可能出現在控制單元內數據處理的環(huán)節，更形象的說(shuō)就像是電腦死機一樣，而斷電后再重新啟動(dòng)該系統還有可能就恢復了正常狀態(tài)，就像什么都沒(méi)發(fā)生過(guò)一樣。這樣的問(wèn)題確實(shí)還沒(méi)有辦法去從根本上避免。

編輯總結：

在高速路上行駛時(shí)，定速巡航系統確實(shí)可以提高駕駛員的舒適感，但經(jīng)過(guò)這一事件也讓我們看到了這套系統所存在的隱患，即便這僅是小概率事件，但考慮到這項功能多用于高速行駛，所以，故障隱患帶來(lái)的危險也變得不容忽視。

在制作這篇文章的過(guò)程中，對如何能避免此類(lèi)問(wèn)題的思考一直像后臺程序一樣潛伏在意識里，難道只是這樣了嗎？能不能在這套系統增加多重的“后門(mén)程序”，當巡航系統出現死機狀態(tài)時(shí)，通過(guò)一些可行的方式來(lái)激活應急系統來(lái)對由此造成的無(wú)法減速的現象進(jìn)行有效干預？這只是我非常膚淺的想法，如果你有更好的提議，請在評論中暢所欲言，說(shuō)不定就被哪個(gè)廠(chǎng)家所認可了呢。但如果車(chē)真的停不下來(lái)了怎么辦？你可以點(diǎn)擊下面的鏈接獲取相關(guān)內容。