車速限制系統存在的問題及解決策略

葉世青

摘 要:目前,車速限制系統所采用的限速方法主要有:控制火花塞的點火以及減小節氣門開啟角度等來限制車速。公路限速系統是一種主動限速系統,使車速保持在限定速度以下的很小區間內。

關鍵詞:車速限制系統問題解決策略

中圖分類號:U491 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0090-01

公路限制系統可以對超速車輛的行駛速度進行主動干預、控制,并通過某種控制方法使車輛無法超速行駛,它主要由兩部分組成:限速識別系統與車速限制系統。限速識別系統的作用是辨識限速路段的最高限行速度,為車速限制系統提供限速信息,其對限速值的辨識辦法有多種形式;車速限制系統的作用是根據限速路段的最高限行速度控制車輛的行駛速度,使在限速路段行駛的車輛僅能以不大于限速路段的最高限行速度行駛。

1車速限制系統存在的問題

1.1 控制火花塞的點火方式存在的問題

(1)在限速過程中存在浪費燃油、污染環境的問題。

現代汽油發動機多為四沖程發動機,它的工作循環由四個活塞行程組成,即進氣行程、壓縮行程、作功行程及排氣行程。其中在進氣行程中,汽車發動機的氣缸吸入可燃混合氣;在壓縮行程中,活塞將氣體壓縮,以提高熱效率;在作功行程中,火花塞點火,點燃被壓縮的可燃混合氣,膨脹的氣體推動活塞運動,使發動機向外輸出動力;在排氣行程中,活塞將氣缸內的廢氣排出。通過控制火花塞的點火實現對車速控制的車速限制系統正是利用發動機作功行程的特點,通過阻止作功行程的進行來阻止發動機向外輸出動力。但是由于火花塞在作功行程中沒有產生火花,氣缸內的混合可燃氣體會在未被點燃的情況下,經過排氣行程被直接排放到車外,導致燃油的浪費,而排放到大氣的混合可燃氣體還會對環境造成污染。

(2)在限速過程中存在車輛短時間內反復加、減速的問題。

該車速限制系統所采用的控制方法是一種邊界控制的思想,即只有當車輛的行駛速度達到限速路段的最高限行速度時,系統才阻止火花塞產生火花,切斷車輛動力,使車輛減速。而當車輛的行駛速度降低至限速路段的最高限行速度時,便停止對車輛行駛速度的控制。雖然在限速過程中該車速限制系統對火花塞的點火進行了暫時的控制,但當車輛的限速過程完畢后,由于駕駛員放在加速踏板上的右腳并未抬起,加速踏板仍然保持在車輛加速時所處的位置,所以剛恢復動力的車輛便會很快進入加速狀態。又由于車速剛剛降至限速路段的最高限行速度以下,所以車輛在短暫加速后又會進入限速狀態。如果此時駕駛員的腳仍然沒有將加速踏板抬起,這個加、減速的過程還會持續。此時的車輛會進入游車狀態,駕駛員會因此感到非常的不適應,同時也會使乘客產生暈車的感覺。對于較長的限速路段,將導致車輛多次出現反復加、減速的情況,這樣不僅會使發動機承受更多的震動,導致零件的磨損,而且也會增加車輛燃油的消耗量。

1.2 減小節氣門開啟角度存在的問題

該車速限制系統是通過減小節氣門開啟角度實現對車速控制的。當車輛速度達到限速路段的最高限行速度時,車速限制系統的電子控制單元向節氣門執行機構發出控制信號,使得節氣門執行機構帶動節氣門減小其開啟角度。從控制原理上看,該車速限制系統所采用的控制方法同樣是一種邊界控制。在限速過程中該車速限制系統雖然對節氣門進行了控制,減小了節氣門的開度,但當車輛限速過程完畢后由于駕駛員的腳始終保持未動,車速限制系統的電子控制單元會根據加速踏板位置傳感器傳來的加速踏板位置信息重新調節節氣門開度,將節氣門的角度增加到對應加速狀態時的大開啟角度,從而使車輛再次進入加速過程,并表現出與前述系統一樣的問題,車輛在短時間內出現反復加、減速的情況等。

2車速限制系統存在問題的成因及解決辦法

雖然這兩種限速系統所采用方法不同,但都存在相同的問題,即限速過程中反復加、減速的問題,這主要是由于以下兩方面造成的。

一方面原因是駕駛員的操作使得簡單的邊界控制不適用于車輛的限速控制。車輛的駕駛方法使得駕駛員對車輛進行加速時會做出這樣的操作:右腳用力踩下加速踏板,使車輛進行加速。當車輛加速至駕駛員所需要的速度時,右腳停止下壓動作并保持加速踏板的位置不變,使車輛按照加速后的速度行駛。按照這種方法駕駛,在限速過程完畢時由于駕駛員的腳使得加速踏板仍然保持在車輛加速時所處的位置,從而使得車輛再次進入加速狀態。

另一方面原因是駕駛員在快速通過限速路段時很難使車速準確維持在限速路段的最高限行速度。想以限速路段的最高限行速度駕車快速通過限速路段的駕駛員,在駕車時車速會因駕駛員的技術原因、路況原因圍繞限行速度小范圍波動,這時采用邊界控制對車輛進行限速就會使車輛經常出現反復加、減速的情況。

根據這兩方面的成因,可以采取下述辦法解決問題并實現車輛限速:當車輛的行駛速度達到限速路段的最高限行速度時,車速限制系統的電子控制單元應立即暫停駕駛員對加速踏板的控制權,即暫停接收來自加速踏板傳感器的信號,并對車輛的行駛速度進行連續控制,使車輛按照限速路段的最高限行速度定速行駛。

采用這樣的辦法后車速限制系統的電子控制單元在限速過程中對車輛的行駛速度進行連續控制,且不再伴有駕駛員的操作,從而避免了車輛在限速過程中可能出現的反復加、減速的情況,又由于車輛可以按照限速路段的最高限行速度定速行駛,從而滿足了駕駛員想快速通過限速路段的要求,并使他們能安全、且快速的通過限速路段。

從實現的角度可以看出,當車輛的速度達到限速路段的最高限行速度時暫停駕駛員對車輛加速踏板的控制權實現較為容易,只需在車速到達限速路段的最高限行速度時使車速限制系統的電子控制單元不再接收、處理來自加速踏板位置傳感器的信息即可實現。

3結語

對目前常用的三種限速方法:控制火花塞的點火以及減小節氣門開啟角度等對限制車速的辦法進行分析了研究,進而提出了當車輛的速度達到限速路段的最高限行速度時暫停駕駛員對車輛加速踏板的控制權的思路,以解決當前車速限制系統中出現的反復加減速的情況。

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