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1、汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,第十章 巡航控制系统(CCS),第一节概述一 简介 汽车电子巡航控制系统，简称CCS，即“Cruise Control System”，根据其特点一般又称为“巡航行驶装置”、“速度控制系统(Speed Control System)”、“自动驾驶系统(Auto Drive System)”等。它是汽车的新装置之一，它可以使汽车工作在发动机最有利的转速范围内，使汽车的行驶速度稳定在自己设定的速度内，从而不仅提高了发动机的使用效率，而且还可以减轻驾驶员的驾驶操作劳动强度，提高行驶的舒适性。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,汽车巡航控制系统(CCS)就是可
2、使汽车工作在发动机有利转速范围内，减轻驾驶员的驾驶操纵劳动强度，提高行驶舒适性的汽车自动行驶装置。在大陆型的国家，驾驶汽车长途行驶的机会较多，而且在高速公路上行驶时变换车速的频率及范围都较少，故能以稳定的车速行驶。但若长途驾驶而右脚不得不踩油门踏板时，久之脚就容易感到疲劳。而汽车巡航控制系统(CCS)的作用是：按司机所要求的速度闭合开关之后，不用踩油门踏板就可以自动地保持车速，使车辆以固定的速度行驶。如果采用了这种装置，当长时间在公路上行车时，司机就不用再去控制油门踏板，从而减轻了长途驾驶的疲劳。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,同时减少了不必要的车速变化，使车速稳定，可以节省燃料，减轻
3、了疲劳。二巡航控制系统的分类 目前车用巡航控制系统大多分为两大类，一是电子式巡航控制系统，二是由电控真空控制式巡航控制系统。前者主要由指令开关、车速传感器、电子控制器和油门执行器四部分组成；后者一般由控制开关、真空系统和控制电路等组成。三功能(1)基本功能 1)车速设定：当按下车速调置开关后，就能存储该时间的行驶速度，并能保持这一速度行驶。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,2)消除功能：当踩下制动踏板，上述功能立即消失。但是，上述调置速度继续存储。3)恢复功能：当按恢复开关，则能恢复原来存储的车速。除了以上三种基本功能，如需要可增加以下功能。4)滑行：继续按下开关进行减速，以离开开关时的
4、速度作巡航行驶。5)加速：继续按下开关进行加速，以不操纵开关时的车速进入巡航行驶。6)速度微调升高：在巡航速度行驶中，当操纵开关以ON-OFF(接通-断开)方式变换时，使车速稍稍上升。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,(2)故障保险功能 1)低速自动消除功能：当车速小于40kmh时，存储的车速消失，并不能再恢复此速度。2)制动踏板消除的功能：在制动踏板上装有两种开关，一个用于对计算机的信号消除；另一个是直接使执行元件工作停止。3)各种消除开关：除了利用制动踏板的消除功能外，还有驻车制动、离合器(MT)、调速杆(AT)等操作开关的消除功能。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,四优点,(
5、1)提高汽车行驶时的舒适性：特别是在郊外或高速公路上行驶，这种优越性更为显著。另外，当汽车以一定的速度行驶时，减少了驾驶员的负担，使其可以轻松地驾驶。(2)节省燃料，具有一定的经济性和环保性：在同样的行驶条件下，对一个有经验的驾驶员来说，可节省燃料15。这是因为在使用了这一速度稳定器以后，可使汽车的燃料供给与发动机功率之间处于最佳的配合状态，并减少了废气的排放。(3)保持汽车车速的稳定：汽车无论是在上坡、下坡、平路上行驶，或是在风速变化的情况下行驶，只要在发动机功率允许的范围内，汽车的行驶速度保持不变。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,五、巡航控制系统的基本组成及工作原理,1基本组成一般
6、由车速传感器、伺服器、电子控制装置、车速控制开关、真空控制或油门执行器等组成。电子控制装置能够根据行驶阻力的变化，自动调节发动机油门的开度，使汽车行驶时的速度保持恒定。这样不仅减少了不必要的车速变化、节约燃料，还可以减轻驾驶员的行车疲劳，从而提高行车的安全性。2工作原理 如图9-1所示，控制器根据设定的速度信号和实际行车间的误差后，产生一个送至油门执行器油门控制信号，从而使油门执行器根据油门控制信号来调节发动机油门的开度，以修正电子式控制装置所检测到的误差，从而使车速保持恒定。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,六、巡航控制系统的发展动向,1新控制理论的应用驾驶者需要更平顺的驾驶感觉和更自
7、然的速度控制，以传统的控制理论为基础，又引入了新的控制理论。目前，模糊控制等新理论已不断地得到应用。2联动控制、复合控制目前，巡航控制是独立式的，要求在控制中提高感觉敏感度、响应性和更高的精度。为此，需要发动机控制用计算机、变速控制用计算机进行联动控制，使这些计算机形成一体化的复合控制。3小型化、智能化计算机、执行元件更趋小型化、一体化，向智能型发展。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,4追踪行驶控制 现在巡航稳定行驶装置分别利用加速、减速、恢复车速、消除等开关自由控制车速，但是往往在道路交通混杂的情况下，不便于当车辆接近时进行减速或车辆拉开距离时加速。为了解决这一问题，利用雷达测定与前方
8、车辆之间的距离，隔开一定距离进行追踪行驶。车载雷达可用毫米波雷达，也可用激光。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,第二节汽车巡航控制系统的结构及原理,一、电子巡航控制系统如图9-2所示为汽车电子巡航控制系统的构造与零部件布置示意图。主要由指令开关、车速传感器、电子控制器和油门执行器四部分组成。各种开关和计算机被配置在驾驶室内；执行元件、真空泵则配置在发动机室内，执行元件的控制线缆与加速踏板相连接。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,1指令开关,主开关是巡航控制系统的主电源开关，采用按键方式，每次将其推入，该系统的电源就接通或关闭。主开关接通时，如将点火开关关闭，主开关也关闭。即使点火开
9、关再次接通，主开关仍保持关闭。控制开关手柄式控制开关有5种控制功能：SET(设置)、COAST(减速)、RES(恢复)、ACC(加速)和CANCEL(取消)。其中SET和COAST模式共用一个开关，RES和ACC模式共用另一个开关。当沿箭头B、C和D方向操作开关时，开关接通；而松开时，则关断。这是一个自动回位型开关。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,退出巡航控制开关包括取消开关、停车灯开关、驻车制动开关、离合器开关和空档起动开关。当其中任一开关接通时，巡航控制将被自动取消。但当CES取消瞬间的车速不低于35kmh时，此车速存储于巡航控制ECU中。当接RES开关时，最后存储的车速就会自动恢
10、复。2传感器 主要有车速传感器、节气门传感器和节气门控制摇臂位置传感器等。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,3油门执行器,作用是：将电控单元输出的电流或电压信号转变为机械运动，进而控制节气门的开度，在该系统中，所有输入指令内以数字信号直接存储和处理。带可擦只读存储器的八位处理控制器(MCU)根据指令车速、实际车速以及其他输入信号，安装给定程序完成所有的数据处理之后，产生一个输出信号驱动步进电动机改变油门开度。考虑到安全因素，将制动开关与油门执行器直接相连，当踩下制动踏板时，在断开MCU巡航控制程序的同时，将油门执行器的动力源断开，从而确保油门完全关闭。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张
11、伟,二、电控真空控制巡航装置,1基本组成及原理 电控真空控制式巡航控制系统一般由控制开关、真空系统和控制电路等组成。整个系统的控制目标是节气门。一旦巡航控制系统开启，节气门就被“锁定”，汽车在一定的速度上行驶。当车速降低时(如车在爬坡时)，巡航控制系统控制节气门的开度增大；反之，当车速增高时，节气门开度会相应减小，使汽车始终按设定的速度等速行驶。系统见图9-3，其控制框图如图9-4所示。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,2真空系统是执行机构，如图9-5所示。(1)当车速增加到40km/h后：随车速增加而转角增大的胶鼓2顺时针旋转(在胶鼓上的凸舌也顺时针旋转)，使下限速度开关闭合，为接通真
12、空阀9上的线圈做准备。(2)将控制开关推至接合位置时：当车速大于40kmh时，如果控制开关没有接合，真空阀9的线圈没有通电，电磁阀上的真空阀处于稍下面的位置，从发动机进气歧管管路12来的负压，只能达到通气口B。当控制开关接合，电流通过真空阀9的线圈和下限速度开关 11，使真空阀上移。这时，真空负压通过管路12、通气口B、真空阀9上碟状阀和通气口A作用于伺服机构15和制动踏板上的真空解除阀14上。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,伺服机构15将传来的负压变成位移量，通过球链16使节气门17开启到相应的角度而稳定，从而使进气量恒定，车辆以稳定的速度前进。(3)车速的稳定：系统工作的时候，由于
13、真空阀9的线圈通电，真空阀上移同时柱塞凸轮10也上移，U形夹端部回缩，弹簧夹住胶鼓，即胶鼓离合器随车速的变化而转动，带动进气调节装置3，使通过空气过滤器8，进入调节装置3而达到通气口C的空气量发生相应变化。此时，伺服机构15中的真空负压要发生变化，从而改变节气门的开度，使车速相对稳定。(4)巡航系统停止工作：真空阀9的线圈断电，真空阀下移切断通气口B，柱塞凸轮下移使胶鼓离合器1分离。通气口B被切断，使伺服机构内的负压消失，失去对节气门的控制作用。胶鼓离合器1的分离，使进气装置3失去作用。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,驾驶员踏下制动踏板制动时，制动踏板臂13随之转动，从而开启真空解除阀14，也使伺服机构的负压消失。制动的同时，真空阀9的线圈也断电，保证巡航控制系统停止工作。3真空调节器 真空调节器在真空系统中是一个核心部件。它可以分成真空阀、胶鼓离合器、进气调节装置、下限车速开关和磁感应式车速传感器等几个部分。4胶鼓离合器和进气调节装置 5分离开关和真空解除阀 如图9-6所示，分离开关和真空解除阀均装于制动踏板支架上。,汽车电子控制技术,重庆大学汽车系张伟,6控制电路 三、电子控制电动驱动型巡航装置基本组成及原理系统组成如图9-7所示。电动机驱动型执行器，见图9-8。主要由电动机、减速器、电磁离合器、节气门开度传感器等组成,
