汽车巡航控制系统

汽车巡航控制系统 汽车巡航控制系统 一、概论 汽车巡航控制系统英文为CRUSIE CONTROL SYSTEM--缩写为CCS。根据其特点巡航控制系统一般又称为巡航行驶装置、速度控制(Speed Control)系统、自动驾驶(AutoDrive)系统等。 汽车巡航控制系统(CCS)就是可使汽车工作在发动机有利转速范围内，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。 在大陆型的国家，驾驶汽车长途行驶的机会较多，而且在高速公路上行驶时变换车速的频率及范围都较少，较能以稳定的车速行驶。但若长途驾驶而右脚不得不踩油门踏板时，久之脚就容易感到疲劳。 而汽车巡航控制系统(CCS)的作用是:按司机所要求的速度闭合开关之后，不用踩油门踏板就可以自动地保持车速，使车辆以固定的速度行驶。采用了这种装置，当在高速公路上长时间行车后，司机就不用再去控制油门踏板，减轻了疲劳，同时减少了不必要的车速变化，可以节省燃料。 二、系统的功能及优点 1.巡航控制系统的功能 (1)基本功能。 ?车速设定: 当按下车速调置开关后，就能存储该时间的行驶速度，并能保持这一速度行驶。 ?消除功能: 当踩下制动踏板，上述功能立即消失。但是，上述调置速度继续存储。 ?恢复功能: 当按恢复开关，则能恢复原来存储的车速。 除了以上三种基本功能，如果需要可增加以下功能。 ?滑行: 继续按下开关进行减速，以离开开关时的速度作巡航行驶。 ?加速: 继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。 ?速度微调升高: 在巡航速度行驶中，当操纵开关以ON-OFF(接通-断开)方式变换时，使车速稍稍上升。 (2)故障保险功能。 ?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。 ?制动踏板消除的功能: 在制动踏板上装有两种开关，一个用于对计算机的信号消除;另一个是直接使执行元件工作停止。 ?各种消除开关: 除了利用制动踏板的消除功能外，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。 2.巡航控制系统的优点 综合其功能作用，巡航控制系统主要具有以下的优点: (1)提高汽车行驶时的舒适性: 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。 (2)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，可节省燃料15%。这是因为在使用了这一速度稳定器以后，可使汽车的燃料供给与发动机功率之间处于最佳的配合状态，并减少了废气的排放。 (3)保持汽车车速的稳定: 汽车无论是在上坡、下坡、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，汽车的行驶速度保持不变。 三、巡航控制系统的发展动向 1.新控制理论的应用 车辆的行驶状况受到乘员、发动机输出的变化等影响。驾驶者需要更平顺的驾驶感觉和更自然的速度控制，以传统的控制理论为基础，又引入了新的控制理论。目前，模糊控制等新理论已不断地得到应用。 2.联动控制、复合控制 目前，巡航控制装置是独立式的，要求在控制中提高感觉敏感度、响应性和更高的精度。为此，需要发动机控制用计算机、变速控制用计算机进行联动控制，使这些计算机形成一体化的复合控制。 3.小型化、智能化 计算机、执行元件更趋小型化、一体化，向智能型发展。 4.追踪行驶控制 现在巡航稳定行驶装置分别利用加速、减速、恢复车速、消除等开关自由控制车速，但是往往在道路交通混杂的情况下，当车辆接近时不便于进行减速、车辆拉开距离时加速。为了解决这一问，向前方车辆发射毫米波(30GHz-300Hz)，利用雷达测定与前 方车辆之间的距离，隔开一定距离进行追踪行驶。车载雷达不仅可以利用毫米波雷达，而且还可以利用激光。 四、巡航控制系统基本工作原理 汽车巡航控制系统是最早开发的汽车电子控制系统之一。这种系统使用另外的车速传感器，将车速信号输入发动机控制微机，由微机控制真空系统工作。这种系统也要使用伺服器、车速控制开关杆和制动踏板上的真空解除开关等，其功能和基本系统相同。 在这个系统中，电子控制装置可根据行驶阻力的变化，自动调节发动机油门开度，使行驶车速保持恒定。这样既减少了不必要的车速变化，从而节省了燃料，同时也减轻了驾驶员的负担。 电子巡航控制系统的方框图如图 1所示。 控制器有两个输入信号，一个是驾驶员按要求设定的指令速度信号，另一个是实际车速的反馈信号。电子控制器检测这两个输入信号之间的误差后，产生一个送至油门执行器的油门控制信号。油门执行器根据所接收的控制信号调节发动机油门开度以修正电子控制器所检测到的误差，从而使车速保持恒定。实际车速由车速传感器测得并转换成与车速成正比的电信号反馈至电子控制器。作为巡航控制系统核心部件的控制器采用一种叫做比例积分控制(简称PI控制)的电子控制装置。油门控制信号实际上由两部分迭加而成。线性放大部件KP提供一个与误差信号e成正比的控制信号，而积分放大器K1则设置一条斜率可调整的输出控制线，用来将这一段时间内的车速误差降为零。实际上并不能真正降低到零，而是保持在一定的误差范围内，因为当车速误差为零时，行驶阻力的微小变化都将引起油门开度的变化，容易产生游车。 五、电子式巡航控制系统 图 2所示为现代汽车电子巡航控制系统的构造与零部件布置图。电子巡航控制系统主要是由指令 开关、传感器、电子控制器和油门执行器四部分组成。各种开关与计算机被配置在车室内;执行元件、真空泵则配置在发动机室内，执行元件的控制线缆与加速踏板相联接。 1、指令开关，包括主控开关、离合器开关、变速器空挡启动开关、刹车开关(包括手刹)和电源开关(点火开关)等。 ?主控开关，它的作用是:控制巡航系统的启动、关闭、控制调节巡航工作状态。图 3是凌志(LEXUS)巡航控制的主控开关的操作手柄的外形图。操作手柄安装在转向盘的下方，操纵手柄朝下扳动是巡航速度的设定开关(SET/COAST)，向上推则是巡航速度取消开关(CANCEL)，朝转向盘方向扳起是恢复/加速开关(RES/ACC)。 ?离合器开关(仅对安装手动变速器车辆)，它的作用是:当汽车在巡航状态下行驶，出现驾驶员干预，如变换变速器挡位、制动等情况，驾驶员踩踏离合器踏板，离合器开关既由断开变为闭合，离合器开关的闭合，使电控单元立即自动关闭巡航工作状态。离合器开关装在驾驶室离合器踏板的上部，靠驾驶员踩踏离合器踏板的机械动作，使其闭合。 ?变速器空挡启动开关(仅对安装自动变速器车辆)，它的作用与离合器开关类似。空挡启动开关的安装位置紧靠变速器操纵杆，并与变速器操纵杆联动，当变速器操纵杆置于空挡时，空挡启动开关由断开变成闭合。 ?刹车灯开关，它的作用是，当驾驶员踩踏制动踏板时，在制动(接通)灯亮的同时，将控制节气门动作摇臂的电磁离合器断开，迅速退出巡航控制的工作状态。在刹车灯开关中原来常开触点的基础上，增加了与之联动的常闭触点，当驾驶员踩踏制动踏板、制动灯亮的同时，常闭触点断开，电磁离合器断电，节气门不再受巡航系统控制。 ?手刹车制动开关，它的作用与离合器开关(变速器空当启动开关)类似。安装位置紧靠手刹操纵杆并与手刹操纵杆联动，当拉手制动时，此开关由断开变为闭合。 ?点火开关，它的主要作用是通断取自蓄电池和发电机 的巡航控制的工作电源。 2、传感器，主要有车速传感器、节气门传感器和节气门控制摇臂位置传感器等。 ?车速传感器通常和车速里程驱动装置相连。如果车速表是电子式的，车速表传感器给出的信号可直接用作巡航控制系统的反馈信号，因而不必为巡航控制系统另外设置传感器。专用于巡航控制系统的车速传感器一般安装在汽车变速器输出轴上，因为实际车速与变速器输出轴转速成正比。车速传感器有光电式、霍尔感应式、磁阻式等多种结构形式。最简单且最常用的是磁阻式，其结构如图 3所示。 带凸齿的钢制圆盘安装在变速器输出轴上并随输出轴一起转动，当凸齿位于磁铁两极之间时，由于钢的导磁性能远高于空气隙，磁回路磁阻突然减小，从而在传感线圈中产生一高的脉冲电压信号。我们注意到变速器输出轴每转一周，四个凸齿各通过传感线圈一次。因此信号处理电路计数一分钟内传感线圈中的电压脉冲数并除以4就可得到r/min表示的变速器输出轴转速。 设计或选择车速传感器时有一点非常重要，即传感器的频率响应应大大高于整个系统的频率响应，以免传感器对系统的频率响应产生很大影响。 ?节气门传感器，它的作用是:对电控单元提供一个与节气门位置成比例变化的电信号。节气门传感器与发动机电控的传感器共用。 ?节气门控制摇臂传感器，这是巡航控制系统专用的传感器。它的作用是对电控单元提供节气门控制摇臂位置的电信号，目前应用较多的是滑线电位计式。当节气门控制摇臂转动时，电位计与之转动，便输出一个与控制摇臂位置成比例变化的、连续变化的电信号。 3、执行器，其作用是，将电控单元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。执行器有电动和气动操纵两种形式。 ?气动方式大多采用有进气歧管真空度控制的气动活塞式结构。气动操作的油门执行器的组成如图 4所示。 执行器活塞连杆与油门拉杆相连，而活塞连杆对油门拉杆无力作用时，弹簧力使油门关闭。当执行器输入信号Ve给电磁线圈通电时，压力控制阀芯克服阀弹簧力下移，执行器汽缸与进气歧管连通。由于进气歧管内为真空，于是执行器汽缸压力迅速下降，执行器活塞带动油门拉杆向左运动从而使油门平顺渐进地打开。活塞上的作用力随汽缸中平均压力的变化而变化，而汽缸中的平均压力则通过快速通断压力控制阀来控制。执行器的输入信号Ve是一脉冲电压信号，当Ve电位为高时，电磁铁通电;当Ve电位为低时，电磁铁断电。因此汽缸中的平均压力亦即油门开度与压力控制阀控制信号Ve的占空比成正比。 选择油门执行器时，应使油门执行器的频率响应与车速传感器的频率响应基本一致，以保证整个巡航控制系统的协调运行。 ?电动机式类型，电动机式的节气门执行器的工作，是利用电动机的转动并带动控制摇臂摆动，可使节气门的开度变化，主要有电磁离合器、直流电动机或步进电机等。直流电动机是连续运转，它的运转速度与电控单元供给牡缪蛊骄涤泄兀凰脑俗蛲,梗傻缈氐ピ涑龅牡缪埂坝小被颉拔蕖崩淳龆ǎ凰脑俗较颍傻缈氐ピ涑龅牡缪狗较蚓龆ā,浇缁墓ぷ鳎嵌云渫ǖ缫淮危缁峋妥欢ǖ慕嵌取?电磁离合器的作用是，当电磁离合器通电时，电动机的轴与节气门控制摇臂结合在一起，当电磁离合器断电时，电动机轴与节气门控制摇臂分离，使节气门受到电动机贺电次离合器的双重控制，工作更可靠。 4、电子控制器 电子巡航控制系统的另一个重要部件就是电子控制器，也称巡航电脑。控制器是整个控制系统的中枢。在早期的巡航控制系统中，控制器大多采用模拟电子技术，其原理图如图 5所示。 整个控制器采用了四个运算放大器，每个放大器都有自己特定的用途。运算放大 器1用作误差信号放大器，它的输出与指令车速和实际车速之差成正比。误差信号Ve用作运算放大器2和3的输入。运算放大器2是一个放大倍数为Kp=,R2/R1的线性放大器，由于R1是可变的，因此放大倍数可以调节。运算放大器3是一个积分器，其放大倍数为KI=1/(R3)C。R3是可变电阻，因而KI也可调。运算放大器3产生一流向电容C的电流，其电流与流经R3的电流相等。R3两端的电压即为误差放大器的输出电压Ve，根据欧姆定律，可得R3上的电流为:I=Ve/R3。 若误差信号Ve保持不变，则电流I也保持不变。电容C两端的电压将以与电流成正比的速率稳定变化。积分器输出电压根据VI是大于0还是小于0而上下变化，仅当误差恰好为0时才保持不变。这就是为什么积分放大器能将系统的稳态误差降至0的原因。因为只要出现小的误差就会引起VI变化从而予以修正。当然，实际上为了避免游车现象，并不是将车速误差真正降为0，而是保持在一定的误差范围内。误差范围的大小决定于控制线斜率，亦即KI的大小。线性放大器和积分放大器的输出通过运算放大器4迭加在一起。运算放大器4将电压Vp和VI相加并将运算结果反相。这里反相是必要的，因为线性放大器和积分放大器的输出相位与其输入相位是相反的。求和反相后方使控制信号回到正确的极性。运算放大器4产生一模拟电压输出Vs。这个模拟电压必需先转换成脉冲信号才能驱动油门执行器。为此采用了一个将模拟电压转换为电压脉冲信号的转换器。转换器的输出Vc直接驱动执行器的电磁线圈。 图 5中有两个开关S1和S2。指令开关Sl由驾驶员置位用来选定指令车速，它向采样及保持电路发送信号让其对巳选定的指令车速采样并记忆下来。采样及保持电路的原理图如图 6所示。 V1表示由驾驶员选定的指令车速信号，V1采样后向电容C1充电。电容器电荷由一个具有高输入阻抗的放大器进行检测。运算放大器向误差信号放大器输出一个与指令车速成正比的电压V2。开关S2通过中断油门执行器的控制信号来断开巡航控制执行器。当点火开关断开，控制器断开或制动踏板踩下时，开关S2就会自动将系统断开。当驾驶员接通指令速度开关S1时，开关S2就接通。 考虑到安全原因，可在油门执行器气缸上加接一与大气连通的气管，该气路中连接一个与制动踏板机械联动的控制阀。这样当踩下制动踏板时不仅断开了执行器控制信号，同时控制阀也打开，外部空气流入油门执行器气缸，从而使油门马上关闭。这样车辆制动时就能确保电子巡航控制系统快速而彻底地断开。 随着数字电子技术的不断发展，特别是大规模集成电路及微机技术的推广，采用数字技术代替模拟技术已成为一种发展方向。进入80年代后，美国、日本的电子巡航控制系统已全部采用数字技术控制器。美国摩托罗拉公司一种采用微处理控制器的巡航控制系统的电路方框图如图 7所示。 在这样一个系统中，控制原理与模拟电路完全相同。所不同的是所有输入指令均为以数字信号直 接存储和处理。带可擦只读存储器的八位微处理控制器(MCU)根据指令车速、实际车速以及其它输入信号，按照给定程序完成所有的数据处理之后产生一输出信号驱动步进电机改变油门开度。每种车型最平顺的加速度和减速度由设计者编程确定。安全上将制动开关与油门执行器直接相连，这样当踩下制动踏板时，在断开MCU巡航控制程序的同时，将油门执行器的动力源断开，从而确保油门完全关闭。 与模拟系统相比较，数字电路的突出优点是系统中的信号以数字量表示。不会受工作温度和湿度的影响。因此在特别条件下数字控制具有更高的稳定性。汽车巡航控制器可以采用先进的大规模集成电路技术做成专用集成块，也可在微机上编程实现。特别是汽车上当别的系统已有控制用微机时，只需修改一 下程序就可将此功能附加上去，因而可节省昂贵的控制硬件。 在汽车巡航控制系统中有速度信号反馈至电阻控制器与指令车速进行比较，因此系统工作在闭环控制方式。一般来说，这样一个系统有如下特性要求: ?快速响应能力; ?好的系统稳定性; ?小的稳态误差。 实践证明，只要控制器的放大倍数Kp和KI选择合适就可以使系统具有快速响应和高精度且无不稳定和震荡现象，因此电子巡航控制系统的设计重点是确定合适的控制器放大倍数。 五、一般巡航控制系统的 现以电子巡航控制系统的使用为例说明巡航控制系统的使用方法。一般巡航控制系统的操纵手柄有四挡开关的位置，手柄的端部有按钮，这个按钮是巡航控制系统的总开关(CRUISE ON-OFF)，按下按钮时，仪表板上的巡航控制系统的CRUISE ON-OFF指示灯亮，表示巡航控制系统可转入运行状态;如再按一下，则按钮弹起、指示灯灭，表示巡航控制系统处于关闭状态。操纵手柄朝下扳动是巡航速度的设定开关(SET/COAST)向上推则是巡航速度取消开关(CANCEL);朝转向盘方向扳起是恢复/加速开关(RES/ACC)。巡航控制系统的使用方法如下: 1.设定巡航速度 为确保行车安全，巡航控制系统的低速控制点一般为40km/h，也就是说车速低于40km/h巡航系统不工作。设定巡航速度的方法是:第一，开启巡航控制系统，按下CRUISE ON-OFF按钮，踩下加速踏板，使车辆加速。第二，当车速达到人为设定值时，将巡航控制系统手柄置于SET/COAST方位并释放，这就进入了自动行驶状态，驾驶员可将加速踏板松开，巡航控制系统会根据汽车行驶时阻力的变化，自动调节节气门的开度，使车速保持在设定的范围内。若驾驶员想加速，如需超越前方的车辆时，只要踩下加速踏板即可。超车完毕后再释放加速踏板，汽车便又恢复到已设定的巡航速度行驶。 2.取消设定巡航速度 需取消设定的巡航速度时，有几种方法可供选择:第一，将巡航控制系统操纵手柄置于CANCEL方位并释放;第二，踩下制动踏板使汽车减速;第三，装备MT (手动变速器)的汽车，踩下离合器踏板即可;装备有AT(自动变速器)的汽车，将选挡杆置于空挡。 当汽车的行驶速度低于40km/h，则设定的巡航速度将自动取消;而如汽车减速后车速比设定的巡航车速低时，巡航控制系统也将自动停止工作。 此外，汽车行驶时设定的巡航速度如不是由上述原因而自动取消，或仪表板上的巡航控制CRUISE ON-OFF开关指示灯出现闪烁现象，则表明系统出现故障。 3.设定装备AT(自动变速器)的汽车加速 将巡航控制系统操纵手柄置于RES/ACC方位并保持手柄不动，此时车速将逐渐加快，当车速达到要重新设定的巡航速度时释放手柄。这种加速的方法与前面所述设定巡航速度的操作方法相比，所用的时间较长。 4.设定装备AT(自动变速器)的汽车减速 将巡航控制系统的操纵手柄置于SET/COAST的方位并保持手柄不动，此时车速将逐渐减慢，当车速降至所要求的设定速度时释放操纵手柄。这种减速方法与踩制动踏板减速相比，减速度要小。 5.恢复到原来设定的巡航速度 将巡航控制系统操纵手柄置于RES/ACC方位，汽车可恢复到原设定的速度做巡航行驶。除非车速已降至40km/h以下或低于设定速度的差值在16km/h以上时，巡航控制系统自动停止工作。 六、巡航控制系统使用注意事项 巡航控制系统在使用中还应注意以下几个问题: (1)为了让汽车获得最佳控制，遇交通拥堵的场合，或在雨、冰、雪等湿滑路面上行驶及遇上大风天气时，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(CRUISE ON一OFF)处于关闭状态。 (3)汽车行驶在陡坡上若使用巡航控制系 统时，则会引起发动机转速变化过大，所以此时最好不要使用巡航控制系统。下坡驾驶中，须避免将车辆加速。如果车辆的实际行驶速度较设定的正常行车速度高出太多，则可省略巡航控制装置，然后将变速器换成低挡，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MT(手动变速器)的汽车切记不能在未踩下离合器踏板的前提下就将变速杆移置空挡，从而造成发动机转速骤然升高。 (5)使用巡航控制系统要注意观察仪表板上的指示灯“CRUISE”是否闪烁发亮，若闪烁就是表明巡航控制系统是在故障状态。发现故障状态时，应停止使用巡航控制系统，待排除故障后再使用巡航控制。 七、电控真空控制式巡航控制系统 1.基本组成及功能 电控真空控制式巡航控制系统一般由控制开关、真空系统和控制电路等组成。 整个系统的控制目标是节气门。一旦巡航控制系统开启，节气门就被“固定”，轿车在一定的速度上行驶。当车速降低时(车辆上坡)，巡航控制系统控制节气门的开度增大;反之，当车速增高时，节气门开度会相应减小，使轿车始终按设定的速度等速行驶。电控真空控制式巡航系统是根据设置的车速传感器，将车速信号输入电子控制装置，由电子控制装置发出控制信号控制真空系统。真空系统由真空调节器、节气门驱动伺服膜盒、车速控制开关和制动踏板上的真空解除开关等部分组成。根据微机上的输出信号，经电磁滑阀可调节控制进入该系统的新鲜空气量，从而能控制作用于伺服膜盒内的真空度，如图 8所示。 当车速低时，真空调节器供给的空气量减少，使伺服膜盒内的真空度增加，通过膜片的移动，使节气门开度增大。反之，当车速高于控制车速时，真空调节器供给的空气量就会增加，减小伺服膜盒内的真空度，使节气门开度减小。在正常行驶时，在发动机进气管负压和真空调节器供给定量空气的共同作用下，使伺服膜盒内保持一定的负压，控制汽车按预定的速度稳定行驶。在真空系统工作时，如果驾驶员踏下制动踏板，首先使真空解除阀起作用，切断系统电源，电磁阀断电，真空调节器内部和大气相通，负压消失。在踏下制动踏板的同时，真空解除阀也使系统和大气相通。图 9示出巡航控制系统框图。 2.真空系统 真空系统是巡航控制系统的执行机构，如图 10所示。 (1)当车速增加到40km/h时: 当车速本身速度达到40km/h后，随车速增加而转角增大的胶鼓2顺时针旋转(在胶鼓上的凸舌也顺时针旋转)，使下限速度开关11闭合，为接通真空阀9上的线圈做好了准备。 (2)将控制开关推到接合位置时: 当车速大于40km/h时，如果控制开关没有接合，真空阀9的线圈没有通电，电磁阀上的真空阀处于稍下面的位置，从发动机进气歧管管路12来的负压，只能到达通气口B。当控制开关接合，电流通过真空阀9的线圈和下限速度开关11，使真空阀上移。这时，真空负压通过管路12、通气口B、真空阀9上的碟状阀和通气口A作用于伺服机构15和制动踏板上的真空解除阀14上。伺服机构15将传来的负压变成位移量，通过球链16使节气门17开启到相应的角度而稳定，从而使进气量恒定，车辆以稳定的速度前进。 真空系统是巡航控制系统的执行机构，如图 10所示。 (1)当车速增加到40km/h时:当车速本身速度达到40km/h后，随车速增加而转角增大的胶鼓2顺时针旋转(在胶鼓上的凸舌也顺时针旋转)，使下限速度开关11闭合，为接通真空阀9上的线圈做好了准备。 (2)将控制开关推到接合位置时: 当车速大于40km/h时，如果控制开关没有接合，真空阀9的线圈没有通电，电磁阀上的真空阀处于稍下面的位置，从发动机进气歧管管路12来的负压，只能到达通气口B。当控制开关接合，电流通过真空阀9的线圈和下限速度开关11，使真空阀上移。这时， 真空负压通过管路12、通气口B、真空阀9上的碟状阀和通气口A作用于伺服机构15和制动踏板上的真空解除阀14上。伺服机构15将传来的负压变成位移量，通过球链16使节气门17开启到相应的角度而稳定，从而使进气量恒定，车辆以稳定的速度前进。 (3)车速的稳定: 车速自动控制系统工作的时候，由于真空阀9的线圈通电，真空阀上移的同时柱塞凸轮10也上移，U形夹端部回缩，弹簧夹住胶鼓，即胶鼓离合器随车速的变化而转动，带动进气调节装置3，使通过空气滤清器8，进入调节装置3而到达5通气口C的空气量发生相应变化。此时，伺服机构15中的真空负压要发生变化，从而改变节气门的开度，使车速相对稳定。 (4)巡航控制系统停止工作: 将控制开关推到解除位置时，真空阀9的线圈断电，真空阀下移切断7通气口B，柱塞凸轮下移使胶鼓离合器1分离。7通气口B被切断，使伺服机构15内的负压消失，失去对节气门的控制作用。胶鼓离合器1的分离，使进气调节装置3失去作用。 驾驶员踏下制动时，制动踏板臂13随之转动，从而开启真空解除阀14，也使伺服机构的负压消失。制动的同时真空阀9的线圈也断电，保证车速巡航控制系统停止工作。 3.真空调节器 真空调节器在真空系统中是一个核心部件。它可以分成真空阀、胶鼓离合器、进气调节装置、下限车速开关和磁感应式车速传感器等几个部分。 当驾驶员使系统接合时，真空阀动作而提供负压，胶鼓离合器结合使进气调节装置工作，从而控制调整作用于伺服机构的真空负压值，控制节气门位置，保证车辆恒速行驶。 在真空调节器中装有磁感应式车速传感器。从变速器来的软轴驱动传感器，传感器再以1:1的传动比驱动连接车速表的软轴。 从变速器通过软轴传来的动力直接驱动车速传感器的磁铁盘。在磁铁盘对面有一个从动盘，即车速转盘(在其轴和壳体之间连接一个游丝)，在车速转盘的后面又有一个磁场板，从而形成磁铁盘的磁场回路。当磁铁盘转动时，车速转盘切割磁场而形成内部涡流，涡流在磁场的作用下产生力矩，车速转盘旋转一个角度，这个角度正比于车速。车速转盘的轴上不但有一个游丝，而且还和胶鼓的轴连接。磁感应式车速传感器的工作情况和车速表相似，所不同的是车速表使指针转动一个与车速成比例的角度，而车速传感器是使一个胶鼓随车速转动一个角度。 4.胶鼓离合器和进气调节装置 胶鼓的轴和车速传感器的轴是连接在一起的，胶鼓又和进气调节装置中的滑阀接触，胶鼓上还有一个U形弹簧夹。 胶鼓的表面有一个凸舌，能使一对触点在车速较低时保持开启。当车速达到40km/h时，胶鼓被从动盘驱动凸舌已转过一定角度，一个有弹簧加载的触点才能和另一触点接触闭合。这时触点和真空阀线圈串联，故车速在40km/h以下时，真空调节器不可能工作。此触点就是下限速度开关。 胶鼓和U形弹簧夹组成的胶鼓离合器的离合，起到控制进气调节装置的作用。在真空阀线圈不通电时，柱塞凸轮(上部为圆柱体，下部为锥形)上部使U形夹下端张开，U形夹和胶鼓脱离，即离合器处于分离状态。在真空阀线圈通电后，柱塞凸轮向上移动，使弹簧夹端部回缩，弹簧夹住胶鼓，即离合器处于结合状态。此时，只要车速变化，胶鼓就会随从动盘转动，又因摩擦力的作用而使弹簧夹移动，就如车速表使指针摆动一样。弹簧夹的顶部和一个滑阀连接，滑阀套在一根气管上，气管上有好几个通气口，气管的末端用胶塞封住。当真空阀在选定车速通电后，如车速发生变化，滑阀就随胶鼓的转动而在气管上滑动，使通气口开度(即通气面积)发生变化。由于胶鼓转动的方向不同，滑阀使通气口开度加大或缩小。当车速超过预定车速时，滑阀使气管通气口开大，更多的空气由电磁阀下端经过滤清器再通过通气口进入气管，使伺服机构 内的真空度下降，从而使节气门开度减小，发动机功率下降。反之，在车速低于预定车速时，滑阀使进气量减小，伺服机构真空度提高，通过节气门的调节使发动机功率增加。当真空阀线圈电流中断时，胶鼓离合器处于分离状态，滑阀不再起调节进气的作用，即进气调节装置停止工作。 5.分离开关和真空解除阀 分离开关和真空解除阀都装在制动踏板支架上，如图 11所示。 分离开关实质是一个触点开关，当其上的触点被压进去的时候(制动踏板松开状态)，开关处于接通状态;当触点松开时(制动踏板被踩下状态)，开关处于关断状态。显然，当踩下制动踏板时，此开关断开，从而切断真空阀线圈的电流回路，使巡航控制系统停止工作。 踏下制动踏板时，单向空气阀开启，空气通过此阀进入管路，使伺服机构真空负压消失，停止控制节气门。相反，真空解除阀不能开启，伺服机构真空负压控制着节气门，使巡航控制系统正常工作。 6.控制电路 电控真空式控制巡航控制系统的控制电路如图 12所示(见下页)。 ??(1)当车速低于40km/h时，胶鼓的转动还不能使下限速度开关10闭合;而车速超过40km/h时，胶鼓上的凸舌使下限速度开关10闭合，为电流进入真空阀线圈做好了准备。 (2)当巡航控制系统没有工作，控制开关处于保持位置时，电流从蓄电池正极流过点火开关2、保险丝3、制动分离开关5和控制开关到达D点，然后再经过40Ω电阻7和保持接线柱9达到真空阀线圈。由于电阻的作用，经过真空阀线圈的电流不够大，因此，真空调节器不能工作。 接合位置时，电流从蓄电池正极经过点火开关2、保险丝3、制动分离开关5和控制开关到达B点，然后再经过接合接线柱8和下限速度开关10达到真空阀线圈，此时，真空阀动作。在真空调节器工作的同时，真空阀中的柱塞移动还接通了车速控制指示灯回路的指示灯开关11，电流通过指示灯4、指示灯接线柱6和指示灯 开关11到接地。指示灯亮，说明巡航控制系统开始工作。 (4)巡航控制系统开始工作后，驾驶员松开控制开关。此时，电流又经过40Ω电阻7进入真空阀线圈。由于柱塞已被吸人，电流的减小并不影响真空阀的正常工作，即较小的电流仍能使柱塞保持在吸人位置。这样设计的电路可以减小能耗。 (5)当驾驶员将控制开关置于解除位置时，电流通过点火开关2、保险丝3和制动分离开关5，只能到达A点，而不能到达B点和D点。这时真空阀线圈断电，真空调节器停止工作，整个巡航控制系统退出工作状态。 (6)当驾驶员踩下制动踏板，首先制动分离开关5断开，真空阀线圈的电路被切断，真空调节器停止工作;第二真空解除阀开始工作，真空负压消失，伺服机构对节气门失去控制作用，整个巡航控制系统解除工作。 八、美国EQUVS公司9000-B型车用巡航控制系统 美国EQUVS公司生产的9000-B型车用巡航控制系统，是一种适合安装在中、低档轿车，小客车及各种改装车上的巡航控制系统。在功能上，该控制系统与安装于高档轿车上的系统相同。主要区别是该系统的操纵器件不像其它系统那样，安装在某一合适的固定位置，它配备了一个控制盒，可根据其连接的线束长短，放在任何一个方便的地方。装有这种控制器的汽车在高速公路上行驶时，可以省去驾驶员频繁地踩油门踏板这一动作，而能保证汽车以预先设定的速度行驶，还可以由驾驶员根据道路的情况，手动控制盒上的按钮来增、减车速。遇到特殊情况，关闭控制电源或踩下制动踏板都能迅速解除巡航控制系统的控制而转换到怠速运行状态或由驾驶员操纵状态。 9000-B型车用巡航控制系统的结构差不多到了最简化程度。它主要有传感器、控制部件、执行机构及开关组成。 1.传感器 在这个系统中，通常是采用电磁式速度传感器，由磁铁A和磁感应线圈B组成， 如图1所示。 磁铁A固定在传动轴上，磁感应线圈B在行车过程中产生与车速相对应的电脉冲，由此换算出相应车速。磁电式速度传感器在安装上要求A与B间的距离在6m-9m之间。磁铁A用绑线固定在传动轴上，磁感应线圃B用薄铁片固定于与磁铁相应的空间位置，如图2所示。从技术要求上，它应安装在传动轴转动相应平稳的部位，且要远离发电机、点火线圈、配电盘等高压电源，间距为500m以上，以避免电器件对传感器信号的干扰。 2.控制部件 这部分亦称为伺服系统，如图3所示。它是巡航控制系统的关键部件。内腔分为两部分:左侧为一个密闭空腔，与真空蛇皮软管相通;右侧由巡航控制计算机(CCECM)的电路板及电磁阀组成。其工作原理为:通过真空蛇皮软管使密闭空腔与发动机化油器真孔或真空制动助力器的真空腔相联，从而在空腔中产生足够的真空度使真空膜片左、右移动，进而带动与真空膜片联动的节流电缆，改变电流，控制发动机节气门作相应动作，保证CCS对汽车车速的保持、加速或减速的控制功能。伺服机构瞬时吸取真空度的程度，则由控制计算机控制2个电磁阀来实现。 图3中倒刺式线束组是该系统的输入、输出信号线，电源线，控制线，具体功能如图4所示。 CCS控制部件一端面布置有微型开关组和主要线束插座，如图5所示。微型开关组有5个开关，它需要根据磁电式速度传感器测得的每分钟最高传动轴转数来人为设定的。9000-B型巡航控制系统用于最高转速为8000r/min的机构。此数据由汽车最高车速时传动轴转速确定。下表是9000-B型巡航控制系统的控制模式。型巡航控制系统控制模式。 1-控制开关线，正极(+12V);2-制动灯开关线，负极(0V);3-总地线;4-控制盒电缆线(0V);5-控制盒“ACC/RES”键接线;6-控制盒“SET/DEC”键接线;7-控制盒电源线(12V);8-速度传感器地线;9-速度传感器信号输入线 图4 主要线束的分布 安装上要求该控制部件必须与发动机排出的碳化物隔离，并要有必要的电子屏蔽措施。一般可安装在驾驶室中。其尺寸为:135m×90m×105m。 3.执行机构 9000-B型巡航控制系统的执行器是一个控制盒，如图6所示。它直接与巡航控制器、电磁式速度传感器连接，其功能如下。 (1)SET:设置和维持速度大约为56km/h或发动机1400r/min-l600r/min的工况时，CCS便能确认和实现控制功能。 (2)ACC:汽车加速时，将“ACC/RES”键释放。 (3)Tap-up:每按动“ACC/RES”键一次，车速大约提高0.8km/h。 (4)Tap-down:每按动“DEC/SET”键一次，汽车大约减速0.8km/h。 (5)减速后，将“DEC/SET”键释放。 (6)在制动后，CCS本应解除控制功能，但若瞬息间控制盒上的L.E.D仍快速闪烁，即刻按动“ACC/RES”键，则系统功能重新被设定，即返回到制动前所设定的车速上。 (7)ON/OFF switch:打开或关闭巡航控制系统的电源开关。 4.自诊断的常用模式 开关号 转速 1 2 3 4 5 1000r/min ON OFF OFF OFF OFF 2000 /min ON OFF OFF ON OFF 3000 /min ON OFF ON OFF OFF 4000 /min ON OFF ON ON OFF 5000 /min ON ON OFF OFF OFF 6000 /min ON ON OFF ON OFF 7000 /min ON ON ON OFF OFF 8000 /min ON ON ON ON OFF 9000-B型车用巡航控制系统的自诊断模式如下。 (1)电源的连接: 当按下控制盒的ON/OFF开关时，如果接通后，控制盒上的L.E.D.发光，则证实系统电源及相关组件正常。 (2)制动线的连接: 如果CCS系统的制动线没有被连接好，则CCS将不接收任何命令。 (3)速度输入: 当汽车以大约56km/h的 速度行驶时，控制盒上的L.E.D.将开始快速闪烁，这表明磁电式速度传感器已发生 信号且信号已进入了巡航控制计算机，则CCS已被设定并正在实施操纵控制。不然， 则意味着没有信号或巡航控制失灵。 PAGE PAGE 1