巡航控制系统的功能、优点、结构及注意事项和液态多点.doc

巡航控制系统的功能、优点、结构及注意事项和液态多点电喷两用燃料汽车的研究巡航控制系统是使汽车工作在发动机有利转带范围内，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。巡航控制系统英文为cruisecontrolsystem，缩写为CCS。巡航控制系统又称为巡航行驶装置、速度控制系统、恒速行驶系统或巡行控制系统等。 巡航控制系统自1961年在美国首次应用以来，已经广泛普及。在美国大多数轿车上均装用了过航控制系统。日本和欧洲生产的轿车装用巡航控制系统的比例也越来越高。我国一汽大众生产的奥迪A6、上海大众帕萨特以及广州本田雅阁也装了巡航控制系统。 在大陆型的国家，驾驶汽车长途行驶的机会较多，在高速公路上长时间行驶时，打开该系统的自动操纵开关后，巡航控制系统将根据行车阻力自动增减节气门开度，使汽车行驶速度保持一定的。并且可以避免驾驶员频繁踩油门踏板，而保证汽车以预先设定的速度行驶。汽车在一定条件下恒速行驶，大大地减轻了驾驶员的疲劳强度。由于巡航控制系统能自动地维持车速，避免了不必要的油门踏板的人为变动，进而改善了汽车的燃料经济性和发动机的排放性。 一、巡航控制系统的功能 （一）基本功能 1.车速设定。当按下车速设置开关后，就能存储该时间的行驶速度，并能保持这一速度行驶。 2.消除功能。当踩下制动踏板，上述功能立即消失。但是，上述设置速度继续存储。 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3种基本功能，如果需要可增加以下功能： 1.滑行。持续按下开关进行减速，以离开开关时的速度作巡航行驶。 2.加速。持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。 3.速度微调升高。在巡航速度行驶中，当操纵开关以ONOFF方式变换时使车速稍稍上升。 （二）故障保险功能 1.低速自动消除功能。当车速小于40km/h时，存储的车速消失，并不能再恢复此速度。 2.制动踏板消除功能。在制动踏板上装有两种开关，一个用于对ECU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。除了利用制动踏板消除功能外，还有驻车制动、离合器（M/T）、调速杆（A/T）等操作开关的消除功能。 二、巡航控制系统的优点 （一）提高汽车行驶舒适性 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。 （二）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，使用巡航控制系统可节省燃料15%。这是因为在使用该系统以后，可使汽车的燃料供给与发动机功率之间处于最佳配合状态，并减少了废气的排放。 （三）保持汽车车速的稳定 汽车无论是在上坡、下坡或平路上行驶，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，汽车的行驶速度就能保持不变。 三、巡航控制系统的结构 巡航控制系统由传感器、操作开关、执行器和巡航控制ECU等组成。传感器和开关将信号送入巡航控制ECU，ECU根据这些信号计算节气门应有的开度，并给执行器发出信号，自动调节节气门开度。 （一）操作开关 操作开关主要用于设置巡航车速或将其重新设置为另一车速，以及取消巡航控制等。主要包括主开关、控制开关和退出巡航开关。 1.主开关。主开关（MAIN）是巡航控制系统的主要电源开关，多数采用按键方式，每次将其推入，该系统的电源就接通或关闭。即使点火再次接通，主开关仍保持关闭。 2.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CANEL（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。 3.退出巡航控制开关。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、离合器开关帮空挡启动开关。当其中作一开关接通时，巡航控制将被自动取消。但当CCS取消瞬间的车速大于35km/h时，此车速相信于巡航控制ECU中，当接通RES开关时，最后存储的车速就会自动恢复。 4.驻车制动开关。当拉起驻车制动操纵杆时，开关就接通，将取消信号传送至巡航控制ECU，同时，驻车制动批示灯亮。 5.空挡启动开关。当换挡杆设置在自动变速器的P或N挡位时，开关即接通，将取消信号传送至巡航控制ECU。 6.离合器开关。当踩下离合器踏板时，开关即接通，将取消信号传送至巡航控制ECU。 （二）传感器 1.车速传感器。用于提供一个与汽车实际车速成比例的交变振荡脉冲信号，巡航控制ECU将该信号进行处理。车速传感器与发动机电控系统共用。 2.节气门位置传感器。其作用是给巡航控制ECU提供一个与节气门位置（开度）成正比例的信号，节气门位置传感器与发动机电控系统共用。 3.节气门控制摇臂传感器。采用较多的是滑线电位计式，当节气门控制摇臂转动时，电位计随之转动，便输出一个与控制摇臂位置成比例且连续变化的电信号。 （三）巡航控制ECU 巡航控制ECU由处理器芯片、A/D、D/A转换IC及输出重置驱动和保护电路等模块组成，ECU接收来自车速传感器和各种开关的信号，按照存储的程序进行处理。当车速偏离设定的巡航车速时，给执行器一个电信号，控制执行器的动作，使实际车速与设定车速相一致。 汽车在巡航控制状态时，一般当车速低于40km/h时，ECU将取消巡航控制，这样使汽车在制动、转弯时，巡航控制不起作用。当车速超过设定车速68km/h时，ECU将巡航控制取消；当汽车的减速度大于2m/s2时，以及汽车的制动灯开关动作等情况时，ECU也自动取消巡航控制，以确保行车安全。 （四）执行器 执行器将ECU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，最终达到控制车速的目的。目前使用的执行器有两种类型，一中是真空驱动型，另一种是电机驱动型。前者由负压操纵节气门，后者由微电机操纵节气门。 四、巡航控制系统使用的注意事项 巡航控制系统在使用中还应该注意以下几个问题： 1.为了让汽车获得最佳控制，当遇到交通阻塞或在雨、冰、雪等湿滑路面上行驶，或遇上大风天气时，不要使用巡航控制系统。 2.为了避免巡航控制系统误工作，在不使用巡航控制系统时，务必使巡航控制系统的控制开关处于关闭状态。 3.汽车行驶在陡坡时，使用巡航控制系统，会引起发动机转速过大变化，因此最好不要使用巡航控制系统。下坡驾驶时，应避免加速行驶。若车辆的实际行驶速度比设定车速高出太多，则可省略巡航控制装置，然后将变速器换入低挡，利用发动机制动使车速得到控制。 4.汽车巡航行驶时，对装备手动变速器的汽车不应在未踩下离合器踏板时就将变速杆置空挡，否则会造成发动机转速急剧升高。 5.使用巡航控制系统要注意观察仪表板上的CRUISE批示灯是否闪亮，若闪亮，则表明巡航控制系统处于故障状态。发现系统故障时，应停止使用巡航控制系统，待排除故障后再使用巡航控制。 6.ECU是巡航控制系统的中枢，对电磁环境、湿度及机械振动等较敏感。使用时应注意防潮、防振、防磁和防污染。汽车工业的飞速发展使汽车开始进人中国家庭，但是国际原油的供需矛盾使汽车的使用成本不断增加，为鼓励代用燃料汽车的开发与生产，目前一些企业和科，研院所研制了多种代用燃料汽车，一些新型代用燃料汽车多数使用甲醇、乙醇、氢气等能源作为动力，但使用这些能源必须重新设计发动机并且采用比较昂贵的设备和零部件，制造成本过高无法达到大规模投产的要求。国内外目前较为成熟的代用燃料汽车技术主要为LPG和CNG气体燃料汽车技术，其中LPG由于成本低、固化特性接近汽油，甚至在抗爆性及单位体积热值方面优于汽油。 液态多点电喷两用燃料汽车的研究1液态多点电喷两用燃料汽车的发动机控制原理 首先分析内燃机燃料LPG的物化特性，气体燃料的性能参数主要有热值、辛烷值、化学计量空燃比、着火温度等。由于多数气体燃料是多成分的混合体且组分可能在一定范围内变化，因此，其性能参数也不是一个固定值。天然气、液化石油气与汽油性质的比较见表1。 LPG的燃烧特性与汽油相当，其热值略高于汽油；LPG的辛烷值高，抗爆性能优于汽油，故允许采用较高的压缩比，有利于提高发动机的热效率。而且LPG的气化温度低，常温下LPG在0.20.6MPa的压力下即可液化（随成分不同而定）因此，液化石油气的气化较为容易，与空气混合均匀性大大优于汽油，有利于燃料的完全燃烧。 两用燃料发动机的LPG和汽油的燃料供给系统是分开的，但共用相同的进气歧管，采用机外混合即预混合方式，也就是LPG和汽油通过电磁阀针孔液态喷射与新鲜空气在进气门前形成混合气，这时充气效率相同，在LPG与汽油的混合气质量相当时，发动机的功率和扭矩也基本相同。 2燃料供给系统的设计 LPG燃料供给系统主要部件有LPG钢瓶、分配管、电磁喷射阀及管路安全阀等。LPG钢瓶总成内有内置的LPG供给泵，主要作用是建立喷射压力，不断向LPG分配提供液态LPG，产生冷却回流。为保证管路内的LPG压力，供给泵具有变频功能，怠速时LPG消耗量下降，泵的转速下降。车辆处于全负荷时，泵的转速达到最大，这样既能满足供给量和喷射压力要求，又能降低电能消耗，延长了泵的使用寿命。根据前期调研，目前中国市场的LPG杂质较多，泵的设计需要考虑耐用性。 安全阀。依据法规LPG钢瓶只能充满80容积，必须有一个限位阀，通过液位浮子机械锁住加气管，以防止在高温情况下通过排放阀将LPG排出钢瓶发生爆炸。管路上的安全阀在通电时打开，使LPG管路形成通路，阀上的滤芯过滤LPG中的杂质。 分配管与喷射器。喷射器采用下进式，其结构与汽油喷射器类似，这种方式有利于改善LPG的局部受热气化问题。分配管的作用使每一缸的喷射压力相同，存储LPG及冷却作用，分配管上的压力传感器将压力液态传给控制器，判断是否达到液态喷射的压力要求。如果达不到，供气泵就会提高转速增加压力。 发动机两用燃料工作过程。发动机冷起动时采用汽油工作模式，大约需要40s，LPG供给泵开始工作，在管路内逐步建立压力，电磁安全单向阀逐一打开，构成供给循环，这时分配管上的LPG压力传感器提取压力信号送给ECU，ECU结。合机油温度信号、水温信号值及进气温度信号。如果确认此刻LPG供给系统状态满足工作条件，LPG电磁阀打开形成混合气，汽油电磁阀立即关闭，这时转人LPG工作模式；如果不满足则通过警告灯提示系统出错。本文以SAN3000作为基础车，试制了液态多点电喷两用燃料汽车，两用燃料发动机是在原车搭载的2VQS发动机更改的，重新设计了缸盖和换气机构，将压缩比从9.5提高到10，充分利用LPG的辛烷值高于超级汽油的特点。设计适当的喷射管长度以及位置角度解决电磁喷射阀结冰问题，并且使喷出的液态LPG能迅速吸热形成混合气而不降低充气效率。发动机控制器根据负荷信号、空气流量信号、分配管压力信号计算出基本喷射时间，再加上修正值就可以给出该工况下的电磁阀的通电时间。 LPG钢瓶布置在行李箱内，为了降低LPG工作时产生的高频噪声对后排乘客的影响，在钢瓶外部包装了隔音材料。为了保护钢瓶及管路，在行李箱内加装了硬质纤维隔板。LPG管路采用不锈钢管，连接接头采用可塑性变形的Swagelok接头，保证管路在各种使用情况下不会产生松脱泄漏。 3试验过程 在发动机台架上测出两用燃料发动机样机的功率，试验条件依照相关国家标准。使用RON93#汽油，含80%丙烷的车用LPG。图1为两用燃料发动机的外特性曲线，由图1可知发动机经过匹配后，LPG工作模式与汽油工作模式的实测功率基本一致，通过试验证明本文的液态多点电喷两用燃料发动机的动力性在两种工作模式下相同。 将发动机装载到整车上，依照国家标准进行动力性、经济性和排放性的试验（表2）。 由于LPG比汽油的单位质量热值高，LPG密度较汽油低，单位体积热值较汽油高，气耗数值上LPG较汽油大，以经济性为计算基础，行驶100km计算两种工作模式所需的燃料费用，LPG具有很高的经济性优势。 本文的两种工作模式均已达到国III排放标准，样车在完成条件苛刻的道路耐久试验的同时每隔1.5万km进行一次排放实验，试验结果证明LPG系统完全达到国III排放法规要求，LPG作为代用燃料的环保性得到了保证。 先期调研结果表明LPG的品质差异对车辆的动力性、经济性和环保性影响较大，为此对样车进行了LPG品质差异适应性匹配，并且选择了几个典型城市进行实地试验。试验结果显示出本车的适应性良好。 4结语 （1）本文理论分析和样车试验数据表明，LPG完全可以采用液态多点电喷系统进行机外预混合，通过LPG喷射量与空燃比的精确控制，提高压缩比使发动机动力性达到汽油工作模式，相对目前蒸发预混合方式，在充气效率、负荷响应速度和混合气质量等方面，都达到了多点电控汽油喷射预混合方式的水平。 （2）通过闭环控制LPG喷射量，