巡航控制系統

汽車發動機電控技術巡航控制系統

巡航控制系統簡介當汽車在高速公路上長時間行駛時，如果駕駛員將汽車的行駛狀態轉變為巡航控制狀態，則駕駛員不用踩踏加速踏板就可以自動地保持車速，使車輛以固定的速度行駛，從而減輕駕駛員的工作負擔，提高汽車駕駛時的舒適性。行駛速度穩定，提高乘坐舒適性。節省燃料消耗，提高燃油經濟性和排放性能在巡航控制起作用過程中，一旦出現人為干預的情況，巡航控制系統會確保駕駛員的操作優先，取消巡航控制狀態。當車輛的速度超出人為設定的范圍及其他情況，巡航控制系統也能自動地停止工作，以確保車輛行駛的安全。

巡航控制系統的基本工作原理

巡航控制系統是一個典型的閉環控制系統。電子控制式巡航控制系統的控制原理如圖所示。輸入巡航電控單元CCSECU的信號有兩個:一個是駕駛員根據行駛條件，通過巡航開關設定的巡航車速指令信號，另一個是車速傳感器輸入的實際車速反饋信號。當巡航車速指令信號和實際車速反饋信號輸入巡航電控單元CCSECU后，CCSECU的比較器A經過比較運算便可得到兩個信號之差，稱之為誤差信號。誤差信號經過比例運算和積分運算后，再經過放大處理就可得到控制節氣門開度大小的控制信號，CCSECU將控制指令發送給執行機構，執行機構就可驅動節氣門拉索調節發動機節氣門開度的大小，將實際車速迅速調節到駕駛員設定的車速值，從而實現恒速控制，即實現巡航控制。

在控制過程中，當實際車速低于駕駛員設定的巡航車速值時，巡航電控單元CCSECU將向執行機構發出增大節氣門開度的指令，使實際車速升高到巡航車速。反之，當實際車速高于駕駛員設定的巡航車速值時，巡航電控單元CCSECU將向執行機構發出減小節氣門開度的指令，使實際車速降低到巡航車速，從而使實際車速基本保持駕駛員設定的巡航車速值不變。巡航控制系統的組成1-電源2-主控開關3-巡航控制ECU4-執行器5-接節氣門6-車速傳感器7-制動燈開關一.巡航控制的操作開關

1.巡航開關巡航開關是巡航控制系統的主要控制開關，其功用是將恒速、加速或減速、恢復巡航車速以及取消巡航行駛等指令信號輸入巡航控制電控單元CCSECU，以便CCSECU確定是否進行恒速控制。巡航開關實際上是一個類似于風窗玻璃刮水與洗滌開關的組合手柄開關，一般都由"MAIN"(主開關),"SET/COAST"設置/巡航),"RES/ACC"(恢復/加速)和“CANCEL"(取消)四個功能開關組成。巡航開關一般都安裝在轉向盤右下側偏上位置，并隨轉向盤一同轉動，以便于駕駛員操作。在駕駛員轉動轉向盤的同時，即可用右手手指撥動組合手柄開關進行巡航控制的有關操作。在每項功能開關的旁邊，標注有完成相應功能時開關手柄的操縱方向。

各型汽車用巡航開關的工作原理基本相同。但是，巡航開關的外形結構各不相同，在設定巡航功能時，操縱手柄開關的方向也不盡相同。下面僅以豐田凌志400型轎車用巡航開關的外形結構與內部電路為例說明。

(1)"MAIN"(主開關):主開關為按鈕式開關，設在開關操縱手柄的端部，是巡航控制系統的總開關。當單擊一下操縱手柄端部的主開關按鈕時，主開關觸點接通，組合儀表盤上的巡航指示燈將發亮指示，此時巡航控制系統處于待命狀態，可以進行恒速控制。再次單擊主開關按鈕時，按鈕將彈起，MAIN觸點斷開，巡航指示燈將熄滅，指示巡航控制系統處于關閉狀態，不能進行恒速控制。(2)"SET/COAST"(設定/巡航):即巡航速度設定開關。將巡航開關操縱手柄向下撥動并保持在向下位置時，巡航速度設定開關即可接通。當“設定/巡航”開關處于接通位置時，只要按住操縱手柄不動，汽車就會不斷加速。當車速達到駕駛員想要巡航行駛的車速(注:車速應在40km/h以上，低于40km/h不能進行巡航行駛)時松開操縱手柄，手柄將自動復位，此時巡航控制系統就會使汽車以松開操縱手柄時的車速保持恒速行駛。

(3)"RES/ACC"(恢復/加速):即恢復(RESUME)巡航速度開關。向上撥動操縱手柄時，巡航速度“恢復/加速”開關即可接通。在汽車以設定的巡航速度行駛過程中，當駕駛員踩下加速踏板超車或踩下制動踏板制動，或將自動變速器選擋手柄撥到前進擋"D”以外的位置時會導致車速升高或降低，如果此時想要恢復到原來設定的巡航車速，那么，將巡航開關操縱手柄向上抬起并保持在該位置使“恢復/加速”開關保持接通，汽車即可迅速加速或減速并恢復到原來設定的巡航車速行駛。但是，如果行駛車速已經低于40km/h，則巡航車速不能恢復。

(4)"CANCEL"(取消):即取消巡航的操縱開關。將巡航開關操縱手柄向駕駛員方向撥動時，即可接通巡航速度“取消”開關來解除巡航行駛。2.制動燈開關制動燈開關接通信號為解除巡航控制信號之一。制動燈開關接通信號的功用是:在駕駛員踩下制動踏板接通制動燈電路使其發亮的同時，向巡航電控單元CCSECU輸入一個表示制動的信號，CCSECU接收到該信號后將立即解除巡航控制狀態，以便制動器制動將車速降低。

3.駐車制動開關駐車制動開關接通信號為解除巡航控制信號之一。在汽車行駛過程中，當制動系統發生故障時，就需要通過操作駐車制動器來降低車速。因此，駐車制動開關接通時的信號必須作為解除巡航控制的輸入信號之一。駐車制動開關又稱為手剎車或手制動開關，其功用是:向巡航電控單元CCSECU輸送一個電信號，以便CCSECU解除巡航行駛狀態當拉緊駐車制動器時，駐車制動開關觸點閉合，在接通制動警告燈電路的同時，還向CCSECU輸送一個表示駐車制動器處于制動狀態的信號(一般為低電平信號)，CCSECU接收到該信號后將解除巡航行駛狀態。4.空檔啟動開關空擋啟動開關接通信號為解除巡航控制信號之一。在裝備自動變速器的汽車上配裝有空擋啟動開關，安裝在自動變速器側面，由選擋操縱手柄(在手動變速器中稱為變速桿)通過杠桿機構操縱。當選擋操縱手柄置于“空擋N”位置時，空擋啟動開關觸點閉合，如果此時點火開關接通“啟動START"擋位，則空擋啟動開關將向發動機電控單元ECU輸入一個電信號(高電平或低電平信號)。5.離合器開關離合器開關接通信號為解除巡航控制信號之一。在裝備手動變速器而不是自動變速器的汽車上，當駕駛員踩下離合器踏板換擋時車速就會降低，巡航控制系統CCS就會發出指令使發動機轉速升高，因此，可能導致發動機超速運轉而損壞。為了確保安全，在離合器踏板下面設置有一個離合器開關，開關觸點在駕駛員踩下離合器踏板時就會閉合離合器開關其功用是:當汽車處于巡航狀態行駛時，如果駕駛員踩踏離合器踏板，離合器開關觸點就會閉合，并向CCSECU輸入一個電信號(低電平或高電平信號)，以便CCSECU解除巡航控制狀態，同時也便于駕駛員變換變速器擋位。二、巡航控制電控單元CCSECU

汽車在20世紀70年代裝備的巡航控制系統電子控制單元大多數都是采用模擬電子技術制成。隨著數字電子技術的發展，特別是大規模集成電路和單片機的廣泛應用，20世紀80年代開始采用數字式單片機進行控制，目前已全部采用數字式單片機控制。如下圖所示為美國摩托羅拉公司開發研制的數字式巡航控制電控單元電路框圖。

電控單元CCSECU根據駕駛員操作“設定/巡航”(“SET/COAST”)開關輸入的設定車速信號、車速傳感器輸入的實際車速信號、各種開關輸入信號以及發動機電控單元ECU和自動變速電控單元ECTECU輸入的信號，按照只讀存儲器ROM中預先編制的程序進行計算處理之后，向執行機構驅動電路發出指令，驅動執行器(步進電機或直流電動機、電磁閥等)動作，執行器通過節氣門聯動機構和節氣門拉索等改變節氣門開度，使實際車速達到設定的巡航車速控制流程如右圖所示。三、巡航控制執行機構執行機構又稱為執行器。汽車巡航控制系統的執行機構又稱為速度伺服裝置，其功用是根據巡航電控單元CCSECU的控制指令，通過操縱節氣門拉索來改變發動機節氣門開度，使汽車加速、減速或保持恒定的速度行駛。根據結構形式不同，汽車巡航控制執行機構可分為電動式和氣動式兩種。電動式采用直流電機或步進電機驅動，如豐田系列轎車巡航系統和Motorola巡航系統;氣動式采用真空裝置驅動，如切諾基吉普車巡航控制系統。

1.電動式巡航執行機構電動式巡航執行機構的結構組成如下圖所示，主要由驅動電動機、安全電磁離合器、減速機構和電位計等組成。2.氣動式巡航執行機構

氣動式巡航執行機構的結構組成如下圖所示，主要由三只電磁閥(真空電磁閥、通風電磁閥和安全電磁閥)、膜片、復位彈簧和密封殼體等組成。

三只電磁閥的初始狀態如下圖所示，真空電磁閥為常閉電磁閥，閥門用橡皮管與發動機進氣歧管連接;通風電磁閥和安全電磁閥均為常開電磁閥，其閥門與大氣相通。三只電磁閥電磁線圈的一端均與制動燈開關常閉觸點連接，真空電磁閥線圈和通風電磁閥線圈的另一端分別與巡航電控單元CCSECU的控制端連接;安全電磁閥線圈的另一端直接搭鐵。巡航控制系統的檢修電動機電路的檢查節氣門位置傳感器電路的檢查電磁離合器電路的檢查車速傳感器電路的檢查主控開關電路的檢查停車燈電路的檢查節氣門控制臂拉索的檢查電動機電路的檢查（1）脫開電動機與ECU之間的導線（插頭插座）連接器。（2）將蓄電池的正極接到連接器端子5，蓄電池的負極接到連接器端子4，使電磁離合器通電。（3）將蓄電池的電壓加到其余的每兩個端子之間時，電動機應轉動、節氣門控制臂應擺動，且擺動平穩。（4）驅動電動機轉動使節氣門控制臂擺動到加速側或減速側的限位點時，電動機應停止轉動、節氣門控制臂應停止擺動。能夠順利實現上述過程的電動機，狀態良好，否則是電動機性能不良或損壞。節氣門位置傳感器電路的檢查（1）保持連接器不脫開的狀態。將點火開關轉到ON；用手慢慢轉動節氣門控制臂的同時，用萬用表直流電壓擋測節氣門位置傳感器的中間滑動端與ECU接地之間的電壓，節氣門控制臂使節氣門開度最大時，電壓約為4.2V；在開度最小時，電壓約為1.1V；當節氣門控制臂轉動時，電壓的變化應連續平穩。符合以上情況，節氣門位置傳感器性能良好，否則說明傳感器已經損壞。（2）脫開連接器。用手慢慢轉動節氣門控制臂的同時，用萬用表歐姆擋測量節氣門位置傳感器的中間滑動端與ECU接地之間的電阻；當節氣門控制臂使節氣門開度最大時，電阻約為1.8kΩ，當開度最小時，電阻約為530Ω；當節氣門控制臂轉動時，電阻的變化應連續平穩。符合以上情況，節氣門位置傳感器是好的，否則傳感器已壞。電磁離合器電路的檢查（1）檢查電磁離合器的線圈電阻值是否正常。脫開電磁離合器與ECU的配線連接器；用萬用表歐姆擋測量接線端子4與5之間的電阻，電阻約為40Ω。（2）檢查節氣門控制搖臂的情況。脫開電磁離合器與ECU的配線連接器；在電磁離合器斷電時，節氣門控制臂能用手轉動，在電磁離合器通電時，節氣門控制臂不能用手轉動，同時符合這兩種情況的電磁離合器為正常，否則有故障。車速傳感器電路的檢查（1）車速信號的檢查。當車速高于40km/h時，打開巡航控制系統，巡航控制指示燈閃爍，當車速低于40km/h時，打開巡航控制系統，巡航控制指示燈保持一直亮，符合以上兩個條件的，車速信號正常，否則為有故障。（2）檢查配線和儀表板等連接是否可靠。主控開關電路的檢查（1）各個主控開關的信號檢查。分別接通“SET/COAST”、“RES/ACC”和“CANCEL”開關，在開關接通時，注意觀察儀表板上的巡航控制指示燈的閃爍形式，指示燈的閃爍形式應符合規定。（2）對主控開關電阻的檢查。主控開關內有三個不同阻值的電阻，可通過用萬用表的歐姆擋檢測連接器的