第五章 3汽車巡航控制系統(tǒng)

1、第五章 汽車巡航控制系統(tǒng)汽車巡航控制系統(tǒng) 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容n汽車巡航控制系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展n汽車巡航控制系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)n汽車巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理 19.1 概 述1.汽車巡航控制系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展 汽車巡航控制系統(tǒng)也稱為速度控制系統(tǒng)或自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，汽車巡航控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上就是為減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高行駛舒適性，保證汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)都能在有利速度范圍內(nèi)運(yùn)行的自動(dòng)控制裝置。 巡航控制系統(tǒng)在飛機(jī)上應(yīng)用，顯示出了它的無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。上個(gè)世紀(jì)50年代末開始在汽車上引用后很快就很受青睞，所以目前在美、日、德、法、意等汽車大國發(fā)展、普及很快，尤其是近幾年來世界各國高速公路的通車?yán)锍淘龆?，擴(kuò)大了汽車

2、巡航控制系統(tǒng)大顯身手的空間，因此巡航控制系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用也越來越多。 19.1 概 述 汽車巡航控制系統(tǒng)的類型： 機(jī)械控制系統(tǒng) 晶體管控制系統(tǒng) 模擬集成電路控制系統(tǒng) 微機(jī)控制系統(tǒng) 新型汽車基本上都采用了微機(jī)控制的汽車巡航控制系統(tǒng)。19.1 概 述1.汽車巡航控制系統(tǒng)的功能與特點(diǎn) 1）汽車巡航控制系統(tǒng)的功能 車速設(shè)定功能 消除功能 恢復(fù)功能 滑行功能 加速功能 低速自動(dòng)消除功能 有關(guān)開關(guān)消除功能。 19.1 概 述 車速設(shè)定功能：當(dāng)在高速公路上行駛時(shí)，路面質(zhì)量好，沒有人流，分道行車，無逆向車流，適宜較長時(shí)間的穩(wěn)定行駛時(shí)，可按下“設(shè)定”開關(guān)，設(shè)定一個(gè)穩(wěn)定行駛的車速，使司機(jī)不用再踩節(jié)氣門和換檔，汽

3、車一直以這一車速穩(wěn)定運(yùn)行。 消除功能：當(dāng)司機(jī)根據(jù)運(yùn)行情況需要踩下制動(dòng)踏板時(shí)，則上述的車速設(shè)定功能立即消失，司機(jī)要用常規(guī)方法操作駕駛，直到再按另外的功能開關(guān)為止，但其行駛速度大于48kmh時(shí)所設(shè)定的車速值仍然儲(chǔ)存在系統(tǒng)中，供隨時(shí)通過開關(guān)調(diào)用。 恢復(fù)功能：當(dāng)司機(jī)處理好情況后，根據(jù)路面車流情況又可穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，可按“恢復(fù)”功能開關(guān)，這樣汽車又自動(dòng)按上述設(shè)定的車速穩(wěn)定均勻運(yùn)行。若不按“恢復(fù)”功能開關(guān)，也可在司機(jī)認(rèn)為最有利車速時(shí)按“設(shè)定”開關(guān)，汽車就又自動(dòng)按新選擇的設(shè)定車速穩(wěn)定運(yùn)行。19.1 概 述 滑行功能：也稱為減速功能。當(dāng)按下“滑行”開關(guān)時(shí)，則汽車在原設(shè)定車速基礎(chǔ)上減速行駛，開關(guān)一直按下不放，則車速

4、一直在減低。當(dāng)你一放松“滑行”開關(guān)，則汽車就自動(dòng)以你放松“滑行”開關(guān)瞬間的車速穩(wěn)定行駛。 加速功能：當(dāng)按下“加速”開關(guān)時(shí)，則汽車在原設(shè)定的車速基礎(chǔ)上加速行駛，開關(guān)一直按下不放，則車速一直在增加。當(dāng)你一放松“加速”開關(guān)時(shí)，則汽車就自動(dòng)以你放松“加速”開關(guān)瞬間的車速穩(wěn)定行駛。 低速自動(dòng)消除功能：當(dāng)車速低于已輸入的低速極限時(shí)(一般為48kmh)，巡航控制不起作用，也不能存儲(chǔ)低于這一速度的信息。 有關(guān)開關(guān)消除功能：除了踩制動(dòng)踏板有低速的消除功能外，當(dāng)按駐車制動(dòng)開關(guān)、離合器控制開關(guān)、變速器檔位開關(guān)時(shí)，都有自動(dòng)消除巡航控制的功能。19.1 概 述2巡航控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 提高了汽車行駛的穩(wěn)定性和舒適性 提高了

5、汽車行駛的安全性 可降低油耗和排氣污染 減少磨損延長壽命19.2 巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理19.2.1 巡航控制系統(tǒng)的基本控制原理一、 1巡航控制系統(tǒng)的基本組成 電子控制的巡航控制系統(tǒng)的基本組成主要有：車速傳感器、節(jié)氣門執(zhí)行器、電子控制器、真空控制裝置、伺服機(jī)構(gòu)及其電氣連接線路等。19.2.1 巡航控制系統(tǒng)的基本控制原理 2巡航控制系統(tǒng)基本控制原理電子控制的巡般控制系統(tǒng)的基本控制原理如圖19-1所示。19.2.1 巡航控制系統(tǒng)的基本控制原理 當(dāng)巡航控制系統(tǒng)開始工作時(shí)，控制器可接收兩個(gè)信號：一個(gè)是司機(jī)所選定的設(shè)定車速信號1，另一個(gè)是汽車的實(shí)際車速傳感器車速信號2?？刂破饔?jì)算分析兩個(gè)信號的誤差

6、后，發(fā)出一個(gè)節(jié)氣門控制信號到節(jié)氣門執(zhí)行器，節(jié)氣門執(zhí)行器根據(jù)指令調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度，使實(shí)際車速和設(shè)定車速的誤差減少，保證汽車按設(shè)定車速穩(wěn)定行駛。 19.2.2 機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理 1機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 較早使用的機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置如圖19-2所示，它由機(jī)械和電氣兩部分組成。19.2.2 機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理 (1) 控制開關(guān) 它是供駕駛員操作巡航控制系統(tǒng)的一套開關(guān)，一般都設(shè)置在轉(zhuǎn)向信號手柄或轉(zhuǎn)向盤上，如圖19-3所示。 它通常有4個(gè)按鍵開關(guān)： 設(shè)定加速按鍵。當(dāng)按下設(shè)定加速按鍵后又放松時(shí)，

7、汽車則以此時(shí)的車速自動(dòng)穩(wěn)定等速行駛。若按下按鍵不放松時(shí)，汽車則在此時(shí)車速的基礎(chǔ)上加速行駛。 滑行減速按鍵。當(dāng)按下滑行減速按鍵后一直不放松時(shí)，汽車處于滑行減速行駛。當(dāng)放松時(shí)，若汽車時(shí)速仍在48 kmh以上，則會(huì)自動(dòng)按放松時(shí)的車速穩(wěn)定行駛。 接通按鍵。汽車在設(shè)定車速下穩(wěn)定巡航行駛時(shí)，若交替按下和放松，則汽車的行駛速度將會(huì)自動(dòng)稍稍提高。 恢復(fù)按鍵。當(dāng)因使用腳制動(dòng)、駐車制動(dòng)、離合器而使巡航控制作用消除后，按下恢復(fù)按鍵時(shí)，汽車將自動(dòng)恢復(fù)原設(shè)定的車速穩(wěn)定行駛。19.2.2 機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理19.2.2 機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)

8、的結(jié)構(gòu)及工作原理 (2) 變送器 它是帶有機(jī)械結(jié)構(gòu)的中央控制裝置，在接收來自巡航控制開關(guān)、制動(dòng)踏板開關(guān)、離合器踏板開關(guān)以及換檔開關(guān)和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管真空度等信號后，綜合起來對伺服機(jī)構(gòu)的真空度進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。19.2.2 機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理(3) 伺服機(jī)構(gòu) 伺服機(jī)構(gòu)的作用就是控制節(jié)氣門的開度，其結(jié)構(gòu)如圖19-4所示。 它用桿件和拉索與節(jié)氣門相連，通過真空度的變化來保證發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。當(dāng)真空度增大時(shí)，彈簧壓縮節(jié)氣門開度增大轉(zhuǎn)速上升，反之，轉(zhuǎn)速降低。 19.2.2 機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

9、19.2.2 機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理(4) 安全開關(guān) 安全開關(guān)包括電的釋放開關(guān)和真空釋放閥，其結(jié)構(gòu)如圖19-5所示。 釋放開關(guān)和真空釋放閥都裝在制動(dòng)踏板支架上。當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，兩個(gè)安全開關(guān)都使巡航控制功能消除，起雙重保險(xiǎn)作用。19.2.2 機(jī)電式巡航控機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理原理 2機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的工作過程機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)如圖19-6所示。19.2.2 機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理 當(dāng)巡航控制開關(guān)處在平常位置時(shí)，滑動(dòng)觸片處于接通位置，此時(shí)蓄電池電流經(jīng)點(diǎn)火開關(guān)、巡航控制開關(guān)、

10、電阻絲、變送器的保持端子、真空閥線圈到搭鐵。由于電阻絲產(chǎn)生的電壓降較大，致使保持端子處的電壓太低，不能使真空閥動(dòng)作，所以巡航控制系統(tǒng)不工作。 變送器內(nèi)裝有一個(gè)帶操縱臂的摩擦離合器，在車速低于48 kmh的條件下，摩擦離合器操縱臂不能將常開的低速開關(guān)閉合。所以只有車速超過48 kmh，低速開關(guān)才能閉合，才能使巡航控制系統(tǒng)工作。 19.2.2 機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)電式巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理 在車速大于48 kmh時(shí)按下設(shè)定加速按鍵開關(guān)，電流便從變送器的“約定”端子流入。經(jīng)低速開關(guān)、真空電磁閥線圈到搭鐵。因?yàn)殡娮杞z被旁路，沒有電壓損失，所以加到真空電磁閥線圈上的電壓較大，可以將

11、真空閥打開。這樣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空可傳到伺服機(jī)構(gòu)和真空釋放閥及空氣調(diào)整閥。空氣調(diào)整閥根據(jù)測定車速的高低調(diào)整該系統(tǒng)的真空度，從而通過伺服機(jī)構(gòu)調(diào)整節(jié)氣門開度，使汽車在設(shè)定車速下穩(wěn)定行駛。當(dāng)放松按扭時(shí)，電流又經(jīng)電阻絲到變送器的保持端子，這一較小的電流足以保持真空閥在開啟位置。 汽車在巡航控制下行駛時(shí)，若踩下制動(dòng)踏板，則電的釋放開關(guān)接通，恢復(fù)電磁閥線圈通電而將真空電磁閥線圈短路，至使真空閥關(guān)閉，伺服機(jī)構(gòu)不能控制節(jié)氣門，只能由司機(jī)按常規(guī)駕駛?；謴?fù)電磁閥線圈產(chǎn)生磁力則使恢復(fù)電磁閥動(dòng)作，使系統(tǒng)內(nèi)真空度消除同時(shí)，從圖19-6中可知，當(dāng)踩制動(dòng)踏板時(shí)，也使真空釋放閥動(dòng)作，也起釋放系統(tǒng)內(nèi)真空的作用，達(dá)到使伺服機(jī)

12、構(gòu)不工作的目的。19.2.2 電子巡航控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理1控制開關(guān) 控制開關(guān)大都做成桿式開關(guān)，裝在轉(zhuǎn)向柱上，通常有三個(gè)操縱按鈕。即“設(shè)定加速”、“滑行減速”和“恢復(fù)”，來控制汽車不同的行駛狀況。按下“設(shè)定加速”開關(guān)不動(dòng)時(shí)，汽車不斷加速，當(dāng)達(dá)到要求車速時(shí)，松開按鈕，電子巡航控制系統(tǒng)就按松開按鈕時(shí)的車速保持穩(wěn)定勻速運(yùn)行。 當(dāng)踩制動(dòng)踏板、踩離合器及換檔時(shí)而巡航控制功能消除后，再按“恢復(fù)”按鈕則又可按重新設(shè)定的車速運(yùn)行。 2車速傳感器 電子巡航控制系統(tǒng)通常與自動(dòng)變速器電子控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)共用車速傳感器。車速傳感器有光電式、霍爾感應(yīng)式、磁感應(yīng)式等。19.2.2 電子巡航控制系統(tǒng)

13、主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理 3節(jié)氣門執(zhí)行器 節(jié)氣門執(zhí)行器有電動(dòng)和氣動(dòng)兩種形式。電動(dòng)式節(jié)氣門執(zhí)行器通常使用步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，氣動(dòng)式則采用進(jìn)氣歧管真空度控制。氣動(dòng)式節(jié)氣門執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)及原理如圖19-7所示。19.2.2 電子巡航控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理19.2.2 電子巡航控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理 當(dāng)巡航控制系統(tǒng)不工作時(shí)，執(zhí)行器內(nèi)無電信號傳入，在彈簧9的作用下，把活塞、連桿和節(jié)氣門拉桿一起拉回右邊使節(jié)氣門關(guān)閉。 當(dāng)巡航控制系統(tǒng)工作后，則有控制信號VC輸入到執(zhí)行器供電磁線圈2通電，使電磁鐵1產(chǎn)生吸力，使壓力控制閥4的閥芯克服彈簧3的彈力下移，將進(jìn)氣歧管和執(zhí)行器氣缸5連通，在進(jìn)氣

14、歧管內(nèi)真空度的作用下活塞6將帶動(dòng)連桿7和節(jié)氣門拉桿8一起向左移動(dòng)而將節(jié)氣門逐漸打開，從而調(diào)整了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。巡航控制系統(tǒng)通過改變控制信號Vc的大小來改變壓力控制閥4閥芯下移量，使作用在活塞6上的真空吸力發(fā)生變化，也即改變了節(jié)氣門的開度，從而實(shí)現(xiàn)車速穩(wěn)定控制。 19.2.2 電子巡航控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理 4電子控制器 電子控制器是電子巡航控制系統(tǒng)的核心，它有模擬式電子控制器和數(shù)字式電子控制器兩種形式。 19.2.2 電子巡航控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理 (1) 模擬式電子控制器模擬式電子控制器在較早的電子巡航控制系統(tǒng)使用，圖19-8所示的是由4個(gè)運(yùn)算放大器組成的模擬式巡航電子控制器

15、。19.2.2 電子巡航控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理19.2.2 電子巡航控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理 運(yùn)算放大器1，它接收設(shè)定指令速度信號和車速傳感器的實(shí)際車速信號，將這兩信號的差值計(jì)算好后放大，輸入到運(yùn)算放大器2和運(yùn)算放大器3。 運(yùn)算放大器2，它是一個(gè)線性放大器，其放大倍數(shù)可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整。 運(yùn)算放大器3，它是一個(gè)積分式放大器，其放大倍數(shù)也是可以調(diào)整的。 運(yùn)算放大器4，它能產(chǎn)生一個(gè)模擬電壓，這個(gè)電壓必須轉(zhuǎn)換脈沖信號后才能作為節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器的輸入信號。所以設(shè)有電壓脈沖信號轉(zhuǎn)換器。 指令開關(guān)S1，它是由駕駛員用來選擇設(shè)定巡航控制速度的開關(guān)，當(dāng)它閉合后系統(tǒng)切斷開關(guān)S2也同時(shí)閉合，并且向采

16、樣及保持電路發(fā)送信號，將設(shè)定速度存儲(chǔ)備用。 系統(tǒng)切斷開關(guān)S2，它是用來中斷巡航系統(tǒng)控制的開關(guān)，當(dāng)踩制動(dòng)踏板，離合器踏板及換擋時(shí)就自動(dòng)斷開，當(dāng)關(guān)斷點(diǎn)火開關(guān)或使用駐車制動(dòng)開關(guān)時(shí)它也會(huì)自動(dòng)斷開，但當(dāng)指令開關(guān)S1閉合時(shí)，它會(huì)聯(lián)動(dòng)一起閉合。19.2.2 電子巡航控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理 (2) 數(shù)字式電子控制器 上個(gè)世紀(jì)九十年代以來，新車裝用的巡航控制系統(tǒng)已全部采用以數(shù)字式電子巡航控制系統(tǒng)。圖19-9所示的是某種采用數(shù)字式電子控制器的電子巡航控制系統(tǒng)方框圖。19.2.2 電子巡航控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理19.2.2 電子巡航控制系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理 數(shù)字式電子控制器的特點(diǎn)是：所有的輸入指令都以數(shù)字信號直接存儲(chǔ)和處理，帶可擦只讀存儲(chǔ)器的八位微處理器，根據(jù)設(shè)定車速、實(shí)際車速、以及其他輸入信號，按存儲(chǔ)程序完成所有的數(shù)據(jù)處理之后，產(chǎn)生一個(gè)輸出信號驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，并改變節(jié)氣門開度達(dá)到控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速