巡航控制系统的结构与工作原理

4．2　巡航控制系统的结构与工作原理

4．2．1　巡航控制系统的结构及其工作原理

1．操作开关

操作开关主要用于巡航车速设置，车速设置或取消，包括主开关、控制开关和退出巡航控制开关。

(1)主开关。主开关是巡航系统的电源开关，用按键式接合，只有在发动机工作的电源接合时(如点火开关接合)才能实现巡航系统电源接合。发动机停转断电，巡航系统电源也切断。

(2)控制开关。手柄式控制开关有五个功能:设置(SET)、减速(COAST)、重置(RES)、加速(ACC)和取消(CANCEL)，如图4－2所示，将设置与减速(SET/COAST)合用一个开关，重置与加速(RES/ACC)合用另一个开关，按图4－2指示方向进行操作。主开关在中间位置为按键式，每个开关均为操作接通，松开关断的自动回位开关。

(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、离合器开关和空挡启动开关。任何一个开关接通，巡航控制便自动取消。(注意:在巡航取消的瞬间时，只要当时车速高于40km/h，此车速会存储到巡航控制的电控单元中，接通设置(SET)时，就默认已存储到电控单元中的车速为巡航车速。)

图4－2　巡航控制开关

①制动灯开关。制动灯开关由常闭和常开两个开关组成，如图4－3所示。开关A为常开开关，踏下制动踏板时开关闭合，将制动灯的电源电路接通，制动灯点亮。同时，电源电压经开关A加在巡航控制ECU上，将制动信号输入巡航控制ECU，巡航控制ECU取消巡航控制系统的控制，巡航控制系统停止工作。开关B为常闭开关，当踏下制动踏板时，开关B断开，直接切断巡航控制ECU对巡航控制执行器的控制电路，确保巡航控制系统停止工作。

②驻车制动开关。当使用驻车制动器时，驻车制动开关接通，将驻车制动信号送至巡航控制ECU，巡航控制ECU将取消巡航控制系统的工作。同时，驻车制动灯点亮。

③离合器开关。对于装有手动变速器的汽车，当踏下离合器踏板时，离合器开关接通，将取消信号送至巡航控制ECU，巡航控制ECU将取消巡舫控制系统的工作。

④空挡启动开关。对于装有自动变速器的汽车，当将变速杆移至N(空挡)位时，空挡启动开关接通，将取消信号送至巡航控制ECU，巡航控制ECU将取消巡航控制系统的工作。

2．执行器

执行器接收ECU的控制指令信号，电动或气动方式操纵节气门，改变节气门开度，使车辆作加速、减速及定速行驶。执行器通常为电动式和气动式两种。

(1)电动式执行器:如电动式执行器原理图4－4、电动式执行器结构图4－5所示。

电动式执行器主要由电动机、安全电磁离合器和位置传感器组成。电动机采用直流永磁式电动机，通过改变电动机中电流方向即可改变节气门转动方向。电动机转动时可带动执行元件控制臂转动，控制臂通过控制拉索改变节气门开度。为限定控制臂转动角度，电动机电路装有限位开关。在电动机与控制臂间装有安全电磁离合器。当进行巡航控制时，安全电磁离合器接合，此时电动机旋转可使节气门开度改变;若在巡航控制行驶阶段执行器或车速传感器发生故障，安全电磁离合器立即分离。在电动式执行器中还装有位置传感器，它是一个由滑动变阻器构成的电位计，用于检测执行器控制臂的转动位置，并将信号输入巡航控制ECU中。

(2)真空式执行器:真空式执行器的结构框图如图4－6所示。密封圆筒内装有膜片、膜

图4－3　制动灯开关电路

图4－4　电动式执行器原理图

图4－5　电动式执行器结构

(2)真空式执行器:真空式执行器的结构框图如图4－6所示。密封圆筒内装有膜片、膜片弹簧、两个空气电磁阀和一个真空电磁阀。真空电磁阀和空气电磁阀的搭铁线分别接到巡航控制ECU的端子上，在ECU内部搭铁时，电磁阀起作用。真空电磁阀内部有一个真空管接头，通过一根橡皮管与进气歧管相连。在膜片的中间装有拉动节气门的拉索。真空式执行器是利用发动机进气歧管的真空度吸引膜片，通过节气门拉索，使节气门开度增大，并可保持固定位置不动。如果空气电磁阀打开，则由于膜片弹簧的弹力，使节气门拉索放松，节气门开度减小。

图4－6　真空式执行器结构

图4－7为真空式巡航控制系统的结构原理。在巡航控制系统未工作时，真空电磁阀保持关闭，空气电磁阀打开，密封圆筒与大气相通。当汽车加速时，真空电磁阀打开，与进气歧管相通，而两个空气电磁阀则关闭，密封圆筒内真空度增大，吸动膜片，克服弹簧力，通过拉索使节气门开度增大，车辆加速行驶。当加速到一定车速时，真空电磁阀与空气电磁阀同时关闭，此时密封圆筒内的真空度不变，汽车保持恒速行驶。当汽车减速时，空气电磁阀又恢复为打开状态，此时空气进入密封圆筒，膜片弹簧把膜片压回原位，节气门开度减小，汽车减速。

3．传感器

(1)车速传感器。车速传感器的类型有电磁式、霍尔式、光电式、舌簧开关式等。车速传感器信号可同时用于发动机控制、自动变速器控制和巡航控制等。对于巡航控制系统而言，车速传感器信号的作用是巡航控制ECU用于巡航车速的设定及将实际车速与设定车速进行比较，以便实现等速控制。

(2)节气门位置传感器。节气门位置传感器信号可同时用于发动机控制、自动变速器控制和巡航控制等。对于巡航控制系统而言，节气门位置传感器信号的作用是巡航控制ECU用于计算输出与节气门开度的关系，以确定输出量的大小。

(3)节气门控制摇臂传感器。节气门控制摇臂传感器可对巡航控制ECU提供节气门摇臂位置信号。节气门摇臂位置传感器为电位计式，该信号的作用是巡航控制ECU根据节气门摇臂位置信号对节气门进行控制。

图4－7　真空式巡航器的原理图

4．巡航控制ECU

巡航控制ECU巡航控制ECU接收来自巡航控制开关、车速传感器信号和其他的开关信号，按照存储的程序对巡航系统进行控制。巡航控制ECU有以下控制功能:

(1)记忆设定车速功能。当主开关接通，车辆在巡航控制车速范围内(一般为40～200 km/h)行驶时，操作设定/减速开关可以设定巡航车速。ECU将设定的车速存储在存储器内，并将按设定车速控制汽车等速行驶。

(2)等速控制功能。ECU将实际车速与设定车速进行比较，确定节气门是否应该开大或关小，并根据实际车速与设定车速的差值，计算出节气门开大或关小的量;然后对执行器进行控制，保证汽车按设定车速等速行驶。

(3)设定车速调整功能。当汽车以巡航控制模式行驶时，如果需要使设定车速提高或降低，则只要操作恢复/加速或设定/减速开关，就可以使设定车速改变，巡航控制ECU将记忆改变后的设定车速，并按新的设定车速进行巡航行驶。

(4)取消和恢复功能。当汽车以巡航控制模式行驶时，如果接通取消开关或接通任何一个其他的退出巡航控制开关，巡航控制ECU将控制执行器使巡航控制取消。取消巡航控制以后，要想重新按巡航控制模式行驶，只要操作恢复/加速开关，巡航控制ECU即可恢复原来的巡航控制行驶。

(5)车速上限、下限控制功能。车速上限是巡航控制所能设定的最高车速，一般为200km/h。车速下限是巡航控制所能设定的最低车速。不同的车型稍有不同，一般为40km/ h。车速低于40km/h时，巡航车速不能被设定，巡航系统不能工作。当巡航行驶时，如果车速降至40km/h以下，则巡航控制将自动取消，且巡航ECU存储器内存储的设定车速将被清除。

(6)安全电磁离合器控制功能。当汽车以巡航控制模式行驶时，如果因为下坡汽车车速高于设定车速15km/h，则巡航控制ECU将切断巡航控制系统的安全电磁离合器使车速降低。当车速降低至比设定车速高出不足10km/h时，安全电磁离合器再次接通，恢复巡航控制。

(7)自动取消功能。当汽车以巡航控制模式行驶时，若出现执行器驱动电流过大，伺服电动机始终朝节气门打开的方向旋转时，则巡航控制ECU存储器内存储的设定车速将被清除，巡航控制模式将被取消，主开关同时关闭。

(8)自动变速器控制功能。当具有自动变速器的汽车以巡航控制模式行驶时，如果上坡时变速器在超速挡，车速降至比设定车速低4km/h以上时，巡航控制ECU将超速挡取消信号送至自动变速器ECU，取消自动变速器超速挡。当车速升至比设定车速低2km/h时，巡航控制ECU将超速挡恢复信号送至自动变速器ECU，恢复自动变速器超速挡。

(9)诊断功能。如果巡航控制系统发生故障，巡航控制ECU的自诊断系统就能诊断出故障，并使仪表板上的巡航指示灯闪烁，以便提醒驾驶员。同时，巡航控制ECU将故障码存储在存储器内。通过巡航控制指示灯的闪烁或使用故障诊断仪可以读取故障码。

4．2．2　巡航控制系统的使用

巡航控制系统可以减轻驾驶员的疲劳，改善汽车的燃料经济性和发动机的排放性能，改善汽车的行驶平顺性，提高汽车的舒适性。但是，巡航控制系统如果使用不当，不仅不能充分发挥巡航控制系统的作用，还可能损坏巡航控制系统，甚至危害汽车行驶安全。因此，使用巡航控制系统时应按正确的使用方法进行操作。

巡航控制系统的使用，包括设定巡航车速、增加或降低巡航设定车速、取消巡航控制及取消巡航控制后的恢复巡航行驶。

(1)设定巡航车速。设定巡航车速的方法是按下巡航控制主开关，踏下加速踏板使汽车加速。当达到希望的车速时(必须高于巡航控制系统工作时的最低车速)，将巡航控制开关推至设定/减速位置后放松。开关放松时的车速即被巡航控制ECU记忆为设定车速，巡航控制系统开始工作。此时驾驶员可以放松加速踏板，巡航控制系统控制节气门按设定车速等速行驶。

(2)加速。当汽车巡航行驶时，如果要使巡航设定车速提高，应将巡航控制开关置于恢复/加速位置保持不动，汽车将逐渐加速。当汽车加速至所希望的车速时，放松巡航控制开关，汽车将按新的较高的设定车速等速行驶。如果需要使汽车临时加速(如超车)，则只需踏下加速踏板汽车即可加速，放松加速踏板后，汽车仍按原来设定的车速巡航行驶。

(3)减速。当汽车巡航行驶时，如果要使巡航设定车速降低，应将巡航控制开关置于设定减速位置保持不动，汽车将逐渐减速。当汽车减速至所希望的车速时，放松巡航控制开关，汽车将按新的较低的设定车速等速行驶。

(4)点动升速和点动降速。当汽车以巡航控制模式行驶时，如果需要对巡航设定车速进行微调时，只要点动1次恢复/加速开关(接通恢复/加速开关后立即放松开关，时间不超过0．6s)，巡航设定车速就升高约1．6 km/h;或只要点动1次设定/减速开关，车速就降低约1．6 km/h。

(5)取消巡航控制。取消巡航控制有几种方式可以选择:一是将巡航控制开关的取消开关接通然后释放;二是踏下制动踏板;三是对于装有手动变速器的汽车可以踏下离合器踏板;四是对于装有自动变速器的汽车可以将变速杆置于空挡位置。

(6)恢复巡航行驶。如果通过操作退出巡航控制开关中的任何一个开关使巡航控制取消，要恢复巡航行驶，只要将恢复/加速开关接通然后放松开关，汽车将恢复原来巡航行驶。但如果车速已降低至40 km/h以下，或实际车速低于设定车速16 km/h以上，ECU将不能恢复巡航行驶。

4．2．3　巡航控制系统的使用注意事项

1．巡航控制系统使用中应注意以下事项

(1)为了保证行车安全，在交通繁忙的道路上或遇到雨、雾、雪天气时，不要使用巡航控制系统。

(2)为了避免巡航控制系统误工影响驾驶安全，在不使用巡航控制系统时，应将巡航控制系统的主开关关闭。

(3)在较陡的坡道上行驶时，不宜使用巡航控制系统。

因为较大的坡度会引起发动机的转速变化过大，不利于发动机的正常工作。如果在巡航行驶时遇到较陡的下坡，汽车车速会高出设定车速许多，此时可首先踏下制动踏板使汽车减速;同时也取消巡航控制，然后将变速器换入低挡，利用发动机的运转阻力控制汽车车速。

(4)使用巡航控制系统时，要注意观察仪表板上的巡航(CRUISE)指示灯是否闪亮。若闪亮说明巡航控制系统有故障，巡航控制ECU将自动停止巡航控制系统的工作。应该待故障排除后再使用巡航控制系统。

2．巡航控制使用的注意事项

巡航控制ECU与汽车上的其他控制系统的ECU一样，对于电磁环境、湿度和机械震动等都有较高的要求，使用时应注意以下事项

(1)保持汽车发电机及其电压调节器处于良好的技术状态，为ECU提供稳定的电源电压。如果电源电压波动较大，将影响ECU的工作，甚至损坏ECU。因此，要经常检查发电机及其电压调节器的工作状态，如果有故障应及时排除。

(2)保持蓄电池的可靠连接。因为蓄电池能够吸收瞬时脉冲电压，如果蓄电池断开连接，系统内的瞬时脉冲电压就会加到ECU上使其损坏。因此，要经常检查蓄电池的连接情况，蓄电池负极电缆的搭铁位置不得随意改动。

(3)在点火开关处于接通位置时，不要拆装系统中的电气元件和线束插接器。若必须拆装系统中的电气元件和线束插接器时，则应先关闭点火开关。

(4)在对ECU插接器进行维修时，应保持ECU插接器内的电源线路的接线正确、连接可靠。

(5)用充电机对车上的蓄电池充电时，要拆下蓄电池电缆线后进行，不可用充电机启动发动机。

(6)在车上进行电焊时，应将ECU插接器拔下后进行。

(7)注意ECU的防潮、防震、防磁、防污染、防高温。

(8)ECU通常安装在车辆干燥清洁处，其外壳应保持可靠固定，注意防水、油进入ECU内部。

(9)ECU存放时，注意防潮、防尘。ECU的屏蔽罩应保证牢固，不可松脱变形，不可在屏蔽罩上打孔、安装螺钉。当对汽车进行烤漆作业时，应视情况将ECU从车上拆下。