自動巡航控制系統(tǒng)

1、1巡航控制系統(tǒng)的構成汽車電子自動巡航控制系統(tǒng)主要由巡航控制開關/OFF開關)、車速傳感器、電子控制單元(ECU)、汽車制動開關、執(zhí)行器等組成。具結構如圖8-5所示。(ON劇功燈殲黃4 rr-r* J t年逋傳皿器1_N腹I注疔嘰構 接節(jié)氣裝立| ms索罔8$巡航控制系統(tǒng)的構f現將其各部分的結構與工作原理分別作以下介紹(1)巡航控制開關主控開關一般為桿式開關，安裝在轉向柱上駕駛員容易接近的地方，或將組合開關設計在方向盤上。大多數開關有三個檔位：設置 /減速(SET/ COAST)取消(CAN, CEL)和恢復/加速(RES/ACC當。通常情況下，當 車速超過40km/ h時，只 要按下設定鍵，車

2、輛就會記住當前的車速并保持定速行駛，當按下取消鍵時，恒速行駛立即停止。“恢復/加速”檔用于制動或換檔斷開電路后，使車輛重新按設定速度行駛。汽車在自動巡航控制狀態(tài)下，可以通過按加速鍵提高車速，或按減速鍵來降低車速。（2）巡航控制ECU用于接收各種專感器送來的信號，經計算、加工處理后，向執(zhí)行器發(fā)出指令，控制執(zhí)行器的動 作?？諜n啟動開關用于向巡航控制ECUF送空檔信（即變速器操縱桿處于空檔位置的信號），以使汽車立即退出 巡航控制狀態(tài)。制動開關用于向巡航控制ECU送制動信號（即駕駛員踩下制動踏板的信號），以使汽車迅速退出巡航控制狀。（ 5） 車速專感器車速專感器一般安裝在變速器的輸出軸 上，這是因為實

3、感器有磁感應式、霍爾式、光電式常用的是磁感應式。（ 6） 節(jié)氣門位置專感器節(jié)氣門控制搖臂位置專感器，用于監(jiān)測節(jié)氣門控制搖臂的位置，并將信號專送給巡航控制ECuo（7）執(zhí)行器執(zhí)行器又稱伺服器，其作用是受巡航控制ECU的控制驅動與節(jié)氣門拉索并聯的拉線盤，用于調整節(jié)氣門的開度，使車輛 作加 速、減速及定速行駛。執(zhí)行器常分為電動式和真空式（氣動式）兩種，下面分別加以介紹。1）電動式執(zhí)行器：電動式執(zhí)行器結構如圖8-6所示。圖8心電動式執(zhí)行器結行I電動式執(zhí)行器主要由電動機、安全電磁離合器和位置傳感器組成。電動機采用直流永磁式電動機，通過改變電動機中電流方向即可改變節(jié)氣門轉動方向。電動機轉動時可帶動執(zhí) 行元

4、件控制臂轉動，控制臂通過 控制拉索 改變節(jié)氣門開度。為限定控制臂轉動角度，電動機電路裝有限位開關。在電動機與控制臂間裝 有安全電磁離合器。當進行巡航控制時，安全電磁離合器接合，此時電動機旋轉可使節(jié)氣門開度改變；若在巡航控制行駛階段執(zhí)行器或車速傳感器發(fā)生故障，安全 電磁離合器立即分離。在電動式執(zhí)行器中還裝有位置傳感器，它是一個由滑動變阻器構成的電位計，用于檢測執(zhí)行器控制臂的轉動位置，并將信號輸入巡航控制ECU中2) 真空式執(zhí)行器：真空式執(zhí)行器的結構框圖如圖 8-7 所 示。密封圓筒 內裝有膜片、膜片彈簧、兩個空氣電磁閥和 個真空電磁閥。真空電磁閥和空 氣電磁閥的搭鐵線分別接到巡航控制ECU的端子

5、上，在ECU內部搭鐵時，電 磁閥起作用。真空電磁閥內部有一個真空管接頭，通過一根橡皮管與進氣歧管相連。在膜 片的中間裝有拉動節(jié)氣門的拉索。真空式執(zhí) 行器是利用發(fā)動機進氣歧管的真 空度吸引膜片，通過節(jié)氣門拉索，使節(jié)氣門開度增大，并可保持固定位置不 動。如果空氣電磁閥打開，則由于膜片彈簧的彈力，使節(jié)氣門拉索放松， 節(jié)氣門開度減小。6m 8-7 真空式執(zhí)行器結構在巡航控制系8-8 為真空式巡航控制系統(tǒng)的結構原理。統(tǒng)未工作時，真空電磁閥保持關閉，空氣電磁閥打開，密封圓筒與大氣相通。 當汽車加速時，真空電磁閥打開，與進氣歧管相通，而兩個空氣電磁閥則關 閉，密封圓筒內真空度增大，吸動膜片，克服彈簧力，通過

6、拉索使節(jié)氣門開度增大，車輛加速行駛。當加速到一定車速時，真空電磁閥與空氣電磁閥同時 關閉，此時密封圓筒內的真空度不變，汽車保持恒速行駛。當汽車減速時，空 氣電磁閥又恢復為打開狀態(tài)，此 時空氣進入密封圓筒，膜片彈簧把膜片壓回 原位，節(jié)氣門開度減小，汽車減速?？?ij 玄壬口工i 5y* %H-k血空Y航器言午勺PX珅1%!目前汽車上使用的巡航控制系統(tǒng)分為機電式巡航控制系統(tǒng)和電子式巡航控制系統(tǒng)。與機電式巡航控制系統(tǒng)不同之處是電子式巡航控制系統(tǒng)用電子控制系統(tǒng)來設定和維持所選擇的速度。電子式巡航控制系統(tǒng)的控制精度高，并具有下列優(yōu)r八、1） 一般在行駛速度達到40kmi/ h以上時系統(tǒng)就可以工作。將汽車

7、固定在設定的速度2）速度控制模塊采用數字方法測量速度, 上，并將系統(tǒng)動作時汽車的精確速度儲存起來。3）系統(tǒng)每秒鐘能調節(jié)節(jié)氣門多次,使汽車速度維持在2km / h的波動范圍內。出微小4) 在汽車動力允許的情況下，汽車爬坡時，能維持恒定的速度，并做 的調整。5) 電子式巡航控制系統(tǒng)能提供精確的控制， 通過合上設定開關，能使系統(tǒng)以 3? 5km/h 的穩(wěn)定增量變化。6) 當預定的減速度發(fā)生時，即使沒有踩制動踏板，速停車功 迅速減 能將使 系統(tǒng)關閉。2 巡航控制系統(tǒng)的工作原理圖 8-9 是一種典型的閉環(huán)汽車電子巡航控制系統(tǒng)原理框 圖。由圖 8-9 可知，控制器的輸入是以下兩個車速信號的差：個是駕駛員按

8、要求的車速設定的車速信號；另一個是實際車速的反饋信號。ECU尋這兩種信號進行比較，得出誤差信號，經放大、處理后成為節(jié)氣門控制信號，送至節(jié)氣門執(zhí)行器，驅動節(jié)氣門執(zhí)行器工作，調節(jié)發(fā)動機節(jié)氣門開度，以修 正實際車速，從而將實際車速很快調整到駕駛員設定的車速，并保持恒定。Pm I 鞏門1 忖感斟圖84巡1/1控制系統(tǒng)S術原刖廳通常將汽車在平坦路面上行駛時車速與節(jié)氣門開度的關系存儲在巡航控 制系F 坡路面上行駛時的車速與節(jié)氣門開度的關系如圖 據目標車速自動維持汽車恒速行駛。汽統(tǒng)ECU的ROM/fro汽車在平坦、上坡與8-10 所 示。巡航控制系 統(tǒng)根車在巡航定速狀態(tài)下，當汽車速度下降時，ECUJ口大節(jié)氣

9、門開度，使發(fā)動機功率升高，轉矩增大，車速達到設定速度。反之，減小節(jié)氣門的開度。參照圖 8-10, 系統(tǒng)進行巡航控制時，若在平坦路面上車速為 v0 時，按下設定開關進入巡航控制的自動行駛狀態(tài)，此時節(jié)氣門開度在 0 點，一旦遇到爬 坡時，則行駛阻力增加，如不進行調節(jié)控制，車速就會降到VC點，但巡航控制器會按照一定的控制規(guī)則控制節(jié)氣門，節(jié)氣門開度從 0點 變?yōu)锳 點，使車速穩(wěn)定在 v0 點，重新取得動力平衡。當遇到下坡時，行駛 阻力減小，巡航控制系統(tǒng)調節(jié)節(jié)氣門的開度由 0 點變到 B 點，使車速保持在 v0 點取得平衡。因此，即使行駛阻力發(fā)生變化，車速也只在很小范圍內變化，達到穩(wěn)定行駛的目的。當車速

10、在40km/h以下、160km/h以上時，巡航系統(tǒng)不工作。當然這個上下限的限定依車型的不同而略有不同。若使控制線呈現垂直狀態(tài)，則車速的波動（控制誤差）減小到零，這樣 一 來，行駛阻力的微小變化都會引起節(jié)氣門開度的變化，由于響應過度靈 敏，容易產生游車。因此，應綜合考慮控制誤差與游車問題，選擇合適的控制線斜率。旦系統(tǒng)的傳感器出現故障，或控制信號電路被切斷，因沒有車速信 號，號，低速限制電路將認為車速為零，使巡航控制系統(tǒng)停止工作。3汽車巡航控制系統(tǒng)的功能汽車巡航控制系統(tǒng)的主要功能如下(1)恒速行駛功能汽車自動巡航即指汽車在行駛時，駕駛員即使不踏 加速 踏板，汽車仍可以按駕駛員所希望的車速自動保持行

11、駛的功能，這是巡航控制系統(tǒng)最基本的功能。(2)加減速功能車輛處于巡航行駛的狀態(tài)時，若按速、加速開關，則設定速度增加，此為加速功能。同樣，若按減速開關，則設定速度減小，此為減速功能。(3)取消、設定功能如果踏下制動踏板或操縱巡航控制的解除開關， 則可自動解除巡航功能。如果重新按下設定開關，汽車進入巡航狀態(tài)。(4)自動選、換檔功能在巡航控制期間，隨著道路坡度的變化以及汽車行駛所可能遇到的阻力，車輛自動變換節(jié)氣ECU內的最佳燃油經濟門開度或自動進行檔次轉換，以按存儲在 性規(guī)律或動力性規(guī)律穩(wěn)定行駛。(5) 防止誤操作及報警功能在不具備巡航條件的情況下，例如車輛在起步階段或檔位在二檔以下等，駕駛員啟動了

12、巡航開關，巡航控制系統(tǒng)應防 止類似的誤操作，并具有報警的功能。4 系統(tǒng)可擴展性、可靠性和抗干擾性系統(tǒng)必須在國家認定的檢測機構完成各種型式試驗并有相應的試驗報告，系統(tǒng)必須在國家認定的可靠性試驗機構完 成各種可靠性試驗并有相應 的試驗報告，系統(tǒng)必須符合相關國家標準和汽車行業(yè)標準。電磁兼容性是衡量系統(tǒng)能否推廣應用和進入市場的先決條件之一，也是 確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和數據安全性的必備條件。面又要求自身在嚴重電磁干擾的惡劣環(huán)境, 仍能保持正常工作。同其他工業(yè)控制現場相比，汽車電子產品的工作環(huán)境溫度范圍大 (-40+125C ), 電磁干擾和其他電了噪聲強，環(huán)境惡劣，為此在設計電路時，要充分考慮電磁敏感度磁干擾(EMI) ,(EMS)和電采取必要的抗干擾措施。硬件方面采用電磁兼容設計，重點考慮靜電場、磁場和傳輸線路及電路引入的干擾。穩(wěn)壓電源設計 中，考慮到由于蓄電池與汽車交流發(fā)電