汽车电子控制技术课件：汽车巡航控制系统

汽车电子控制技术汽车巡航控制系统学习目标通过本项目的学习，了解巡航控制系统作用、意义；掌握巡航控制系统的基本组成和控制原理；掌握巡航控制系统主要零部件的结构与工作原理；掌握汽车巡航控制系统的使用维护与检修方法。汽车巡航控制系统课题一概述一、现代汽车采用巡航控制系统的意义二、巡航控制系统的基本组成与控制原理课题二、巡航控制系统主要零部件的结构与工作原理一、巡航行驶控制开关二、巡航控制电控单元(CCSECU)三、巡航控制执行机构

课题一

概述一、现代汽车采用巡航控制系统的意义1.减轻驾驶员的劳动强度，提高行驶安全性在汽车行驶过程中，当车速达到一定值（超过40Km/h）后，只要驾驶员操作巡航开关设定一个想要恒速行驶的车速，CCSECU就能自动控制发动机节气门开度使汽车保持在设定的速度恒速行驶，不需驾驶员踩踏加速踏板，使驾驶员劳动强度大大减轻。2.行驶速度稳定，提高乘坐舒适性在巡航行驶过程中，无论汽车在上坡或下坡路面上行驶，还是在平坦路面上行驶或在风速变化的情况下行驶，只要是在发动机功率允许范围之内，汽车行驶速度都将保持设定的巡航车速基本不变。3.节省燃料消耗，提高燃油经济性和排放性能利用巡航行驶可以节省15﹪左右的燃料。巡航控制系统与发动机燃油喷射系统以及自动变速控制系统是相互配合工作的，巡航车速被控制在经济车速范围内，汽车巡航行驶时的燃料供给与发动机功率之间处于最佳配合状态，与此同时，有害气体的排放量也将大大减少。二、巡航控制系统的基本组成与控制原理1．基本组成汽车巡航控制系统主要由车速传感器、节气门位置传感器、控制开关、电控单元(CCSECU)和执行机构等部件组成。图11-1所示为凌志LS400型轿车巡航控制系统控制部件的安装位置。图11-1凌志LS400型轿车巡航控制部件安装位置巡航控制系统的车速传感器和节气门位置传感器既可与发动机控制系统和电控自动变速系统公用，也可专门设置独立使用。车速传感器和节气门位置传感器的功用是分别向CCSECU提供汽车行驶速度信号和发动机节气门开度信号。控制开关主要有巡航开关、制动灯开关、驻车制动开关、点火开关、离合器开关（仅对手动变速器汽车）或空挡启动开关（对于自动变速器汽车）等。巡航开关的功用是将恒速、加速或减速、恢复原速以及取消巡航行驶等指令信号输入CCSECU，其他开关的功用是将各种状态信息输入CCSECU，以便CCSECU确定是否进行巡航控制。CCSECU是巡航控制系统的控制核心，具有计算、逻辑判断、记忆存储、故障诊断等功能。执行机构又称为执行器，分为气动式和电动式两种。气动式主要由速度伺服装置和电磁阀等组成．电动式主要由电动机（永磁式或步进式电动机）、减速机构和电磁离合器等组成。执行机构的功用是根据CCSECU指令，通过节气门拉索（钢缆）调节发动机节气门的开度，使车速保持恒定。2．基本原理巡航控制系统的控制原理如图11-2所示，当巡航车速指令信号和实际车速反馈信号输入CCSECU后，CCSECU的比较器经过比较运算便可得到两个信号之差，称之为误差信号。误差信号经过比例运算和积分运算后，再经过放大处理就可得到控制节气门开度大小的控制信号，将实际车速迅速调节到驾驶员设定的车速值，从而实现恒速控制，即实现巡航控制。图11-2巡航控制系统的基本控制原理3．控制过程巡航电控单元CCSECU作为巡航控制系统的控制核心，控制方法一般都采用“比例—积分计算法”进行控制，又称为“PI”控制方式。比较器运算得到的误差信号经过比例运算电路线性放大后，输出的信号将正比于误差信号；积分运算放大电路设置有一条斜率可调的输出控制线，用以在短时间内将车速误差调节到趋近于零的很小范围，控制线控制的巡航车速与节气门开度之间的关系如图11-3所示。节气门控制信号则由比例运算电路和积分运算电路输出信号叠如而成。图11-3节气门开度与车速之间的关系一、巡航行驶控制开关1．巡航开关巡航开关是巡航控制系统的主要控制开关，其功用是将恒速、加速或减速、恢复巡航车速以及取消巡航行驶等指令信号输入巡航控制电控单元CCSECU，以便CCSECU确定是否进行恒速控制。(1)MAIN（主开关）：主开关为按钮式开关，设在开关操纵手柄的端部，是巡航控制系统的总开关。(2)SET／COAST（设定／巡航）：将巡航开关操纵手柄向下拨动并保持在向下位置时，巡航速度设定开关即可接通。(3)RES/ACC（恢复／加速）：向上拨动操纵手柄对，巡航速度“恢复／加速”开关即可接通。(4)CANCEL（取消）：将巡航开关操纵手柄向驾驶员方向拨动封，即可接通巡航速度“取消”开关来解除巡航行驶。课题二、巡航控制系统主要零部件的结构与工作原理（a）巡航操纵手柄外形图(b)巡航开关电路图图11-4巡航开关操纵手柄的外形结构与内部电路2．制动灯开关在装备巡航控制系统的汽车上，制动灯开关是一个双闸开关，即制动灯开关是在原有常开触点的两端，并联一个常闭触点构成。常开触点连接在CCSECU与制动灯电路中，常闭触点连接在CCSECU与巡航执行机构（电磁离合器线圈或电磁阀线圈）电路中。3．驻车制动开关在汽车行驶过程中，当制动系统发生故障时，就需要通过操作驻车制动器来降低车速。4．空挡起动开关在汽车行驶过程中接通自动变速的“空挡N”位置时，说明驾驶员想要减速停车。在装备巡航控制系统的汽车上，空挡启动开关还有一个功用就是向巡航电控单元CCSECU输入一个电信号，以便CCSECU解除巡航行驶状态。5．离合器开关离合器开关其功用是当汽车处于巡航状态行驶时，如果驾驶员踩踏离合器踏板，离合器开关触点就会闭合，并向CCSECU输入一个电信号，以便CCSECU解除巡航控制状态。二、巡航控制电控单元(CCSECU)如图11-5所示为巡航控制系统电控单元(CCSECU)的电路框图。图11-5巡航控制系统电控单元（CCSECU）电路框图巡航控制系统电控单元(CCSECU)的电路的功用是接受车速传感器、巡航开关、制动灯开关、驻车制动开关、空挡起动开关或离合器开关、发动机电控单元ECU以及自动变速系统电控单元ECTECU的信号，经过信号转换与处理、计算（比例一积分计算）、逻辑判断、记忆存储、功率放大等处理后，向巡航执行机构输出控制指令信号，驱动执行器动作，从而实现巡航控制或解除巡航行驶状态。电控单元CCSECU根据驾驶员操作“设定／巡航”(SET／COAST)开关输入的设定车速信号、车速传感器输入的实际车速信号、各种开关输入信号以及发动机电控单元ECU、自动变速电控单元ECTECU输入的信号，按照只读存储器ROM中预先编制的程序进行计算处理之后，向执行机构驱动电路发出指令，改变节气门开度，使实际车速达到设定的巡航车速。三、巡航控制执行机构汽车巡航控制系统的执行机构又称为速度伺服装置，巡航执行机构的组成如图11-6所示，主要由驱动电动机、电磁离合器、减速机构和电位计等组成。图11-6巡航控制系统执行机构的组成图11-7电磁离合器的结构1．驱动电动机驱动电动机是执行机构的动力源，可采用永磁式或步进式直流电动机。电机转动时通过减速机构和电磁离合器带动控制臂转动，控制臂又通过专用节气门拉索（钢缆缆索）拉动节门摇臂转动，调节节气门开度。2．电磁离合器电磁离合器安装在驱动电动机与控制臂之间，其结构如图11-7所示，在巡航行驶过程中，当驾驶员踩下制动踏或实际车速超过设定巡航车速一定值（一般为15km/h左右）或车速传感器发