汽车电控系统结构与维修第2版7汽车巡航控制系统.ppt

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1、第七章第七章 汽车巡航控制系统汽车巡航控制系统 第一节第一节 汽车巡航控制系统的组成汽车巡航控制系统的组成第二节第二节 汽车巡航控制系统的控制原理汽车巡航控制系统的控制原理第三节第三节 汽车巡航控制系统的结构特点汽车巡航控制系统的结构特点第四节第四节 汽车巡航控制系统的控制过程汽车巡航控制系统的控制过程 第一节第一节 汽车巡航控制系统的组成汽车巡航控制系统的组成 一、一、巡航控制系统巡航控制系统CCS的组成的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、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、巡航控制电控单元控制开关、巡航控制电控单元(CCS ECU)和执行机构

2、等部件和执行机构等部件组成。组成。图图7-1所示为丰田凌志所示为丰田凌志400型轿车巡航控制系统控制型轿车巡航控制系统控制部件的安装位置。部件的安装位置。巡航控制系统的车速传感器巡航控制系统的车速传感器VSS和节气门位置传感器和节气门位置传感器TPS既既可与发动机控制系统和电子控制自动变速系统公用，也可专可与发动机控制系统和电子控制自动变速系统公用，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分门设置独立使用。车速传感器和节气门位置传感器的功用分别是向巡航控制电控单元别是向巡航控制电控单元(CCS ECU)提供汽车行驶速度信号提供汽车行驶速度信号和发动机节气门开度和发动机节气门开度

3、(转角转角)信号。信号。下一页图图7-1 凌志凌志S400型轿车巡航控制部型轿车巡航控制部件安装位置件安装位置 返回第一节第一节 汽车巡航控制系统的组成汽车巡航控制系统的组成二、二、巡航控制系统巡航控制系统CCS的优点的优点汽车巡航控制系统主要具有以下优点：汽车巡航控制系统主要具有以下优点：(1)减轻驾驶员的劳动强度，提高行驶安全性。减轻驾驶员的劳动强度，提高行驶安全性。(2)行驶速度稳定，提高乘坐舒适性。行驶速度稳定，提高乘坐舒适性。(3)节省燃料消耗，提高燃油经济性和排放性能。节省燃料消耗，提高燃油经济性和排放性能。返回上一页第二节第二节 汽车巡航控制系统的汽车巡航控制系统的控制原理控制原

4、理 一、一、巡航控制的基本原理巡航控制的基本原理巡航控制系统是一个典型的闭环控制系统。电子控制式巡航巡航控制系统是一个典型的闭环控制系统。电子控制式巡航控制系统的控制原理如控制系统的控制原理如图图7-2所示。输入巡航电控单元所示。输入巡航电控单元CCS ECU的信号有两个：一个是驾驶员根据行驶条件，通过巡航的信号有两个：一个是驾驶员根据行驶条件，通过巡航开关设定的巡航车速指令信号，另一个是车速传感器输入的开关设定的巡航车速指令信号，另一个是车速传感器输入的实际车速反馈信号。实际车速反馈信号。二、二、巡航车速的控制方式巡航车速的控制方式巡航电控单元巡航电控单元CCS ECU作为巡航控制系统的控制

5、核心，控制作为巡航控制系统的控制核心，控制方法一般都采用方法一般都采用“比例比例-积分计算法积分计算法(Proportion and Integral Calculus)”进行控制，又称为进行控制，又称为“PI”控制方式。控制方式。返回图图7-2 巡航控制系统的基本控制原巡航控制系统的基本控制原理理返回第三节第三节 汽车巡航控制系统的结构特汽车巡航控制系统的结构特点点 一、一、巡航行驶操纵与控制开关巡航行驶操纵与控制开关1 巡航开关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、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、恢复原速以及取消巡航行驶等指令信号输

6、入巡加速或减速、恢复原速以及取消巡航行驶等指令信号输入巡航控制电控单元航控制电控单元CCS ECU，以便，以便CCS ECU确定是否进行恒确定是否进行恒速控制。速控制。各型汽车用巡航开关的工作原理基本相同。但是，巡航开关各型汽车用巡航开关的工作原理基本相同。但是，巡航开关的外形结构各不相同，在设定巡航功能时，操纵手柄开关的的外形结构各不相同，在设定巡航功能时，操纵手柄开关的方向也不尽相同。下面仅以方向也不尽相同。下面仅以图图7-4所示丰田凌志所示丰田凌志400型轿车型轿车用巡航开关的外形结构与内部电路为例说明。用巡航开关的外形结构与内部电路为例说明。下一页图图7-4 巡航开关操纵手柄的外形结巡

7、航开关操纵手柄的外形结构与内部电路构与内部电路 返回第三节第三节 汽车巡航控制系统的结构特汽车巡航控制系统的结构特点点2 制动灯开关制动灯开关制动灯开关接通信号为解除巡航控制信号之一。制动灯开关接通信号为解除巡航控制信号之一。制动灯开关接通信号的功用是：在驾驶员踩下制动踏板接通制动灯开关接通信号的功用是：在驾驶员踩下制动踏板接通制动灯电路使其发亮的同时，向巡航电控单元制动灯电路使其发亮的同时，向巡航电控单元CCS ECU输入输入一个表示制动的信号，一个表示制动的信号，CCS ECU接收到该信号后将立即解除接收到该信号后将立即解除巡航控制状态，以便制动器制动将车速降低。巡航控制状态，以便制动器制

8、动将车速降低。3 驻车制动开关驻车制动开关驻车制动开关接通信号为解除巡航控制信号之一。驻车制动开关接通信号为解除巡航控制信号之一。在汽车行驶过程中，当制动系统发生故障时，就需要通过操在汽车行驶过程中，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。因此，驻车制动开关接通时的信作驻车制动器来降低车速。因此，驻车制动开关接通时的信号必须作为解除巡航控制的输入信号之一。号必须作为解除巡航控制的输入信号之一。下一页上一页第三节第三节 汽车巡航控制系统的结构特汽车巡航控制系统的结构特点点驻车制动开关又称为手刹车或手制动开关，其功用是：向驻车制动开关又称为手刹车或手制动开关，其功用是：向巡航电控

9、单元巡航电控单元CCS ECU输送一个电信号，以便输送一个电信号，以便CCS ECU解除巡航行驶状态。解除巡航行驶状态。4 空挡启动开关空挡启动开关空挡启动开关接通信号为解除巡航控制信号之一。空挡启动开关接通信号为解除巡航控制信号之一。在装备自动变速器的汽车上配装有空挡启动开关，安装在在装备自动变速器的汽车上配装有空挡启动开关，安装在自动变速器侧面，由选挡操纵手柄通过杠杆机构操纵。自动变速器侧面，由选挡操纵手柄通过杠杆机构操纵。5 离合器开关离合器开关离合器开关接通信号为解除巡航控制信号之一。离合器开关接通信号为解除巡航控制信号之一。在装备手动变速器而不是自动变速器的汽车上，当驾驶员在装备手动

10、变速器而不是自动变速器的汽车上，当驾驶员踩下离合器踏板换挡时车速就会降低，巡航控制系统踩下离合器踏板换挡时车速就会降低，巡航控制系统CCS就会发出指令使发动机转速升高，因此，可能导致发动机就会发出指令使发动机转速升高，因此，可能导致发动机超速运转而损坏。超速运转而损坏。下一页上一页第三节第三节 汽车巡航控制系统的结构特汽车巡航控制系统的结构特点点二、二、巡航控制电控单元巡航控制电控单元CCS ECU 巡航控制系统电控单元巡航控制系统电控单元CCS ECU又称为巡航电子控制器，其又称为巡航电子控制器，其功用是接受车速传感器、巡航开关、制动灯开关、驻车制动开功用是接受车速传感器、巡航开关、制动灯开

11、关、驻车制动开关、空挡启动开关或离合器开关、发动机电控单元关、空挡启动开关或离合器开关、发动机电控单元ECU以及自以及自动变速系统电控单元动变速系统电控单元ECT ECU的信号，经过信号转换与处理、的信号，经过信号转换与处理、数学计算数学计算(比例比例-积分计算积分计算)、逻辑判断、记忆存储、功率放大、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，从而实现恒速控制或解除巡航行驶状态。作，从而实现恒速控制或解除巡航行驶状态。数字电路控制系统与模拟电路控制系统的控制原理基本相同，数字电路控制系统与模拟电路

12、控制系统的控制原理基本相同，有所不同的是所有输入指令均以数字信号直接存储和处理有所不同的是所有输入指令均以数字信号直接存储和处理 下一页上一页第三节第三节 汽车巡航控制系统的结构特汽车巡航控制系统的结构特点点汽车电子控制巡航系统采用闭环控制方式进行控制。对闭环汽车电子控制巡航系统采用闭环控制方式进行控制。对闭环控制系统的要求是稳态误差小、响应速度快、系统稳定性好。控制系统的要求是稳态误差小、响应速度快、系统稳定性好。三、三、巡航控制执行机构巡航控制执行机构执行机构又称为执行器。汽车巡航控制系统的执行机构又称执行机构又称为执行器。汽车巡航控制系统的执行机构又称为速度伺服装置，其功用是根据巡航电控

13、单元为速度伺服装置，其功用是根据巡航电控单元CCS ECU的控的控制指令，通过操纵节气门拉索来改变发动机节气门开度，使制指令，通过操纵节气门拉索来改变发动机节气门开度，使汽车加速、减速或保持恒定的速度行驶。汽车加速、减速或保持恒定的速度行驶。根据结构型式不同，汽车巡航控制执行机构可分为电动式和根据结构型式不同，汽车巡航控制执行机构可分为电动式和气动式两种。气动式两种。下一页上一页第三节第三节 汽车巡航控制系统的结构特汽车巡航控制系统的结构特点点(一一)电动式巡航执行机构电动式巡航执行机构电动式巡航执行机构的结构组成如电动式巡航执行机构的结构组成如图图7-7所示，主要由驱动所示，主要由驱动电动机

14、、安全电磁离合器、减速机构和电位计等组成。电动机、安全电磁离合器、减速机构和电位计等组成。1 驱动电动机驱动电动机驱动电动机是执行机构的动力源，既可采用永磁式直流电动驱动电动机是执行机构的动力源，既可采用永磁式直流电动机，也可采用步进式直流电动机。机，也可采用步进式直流电动机。2 电磁离合器电磁离合器电磁离合器安装在驱动电动机与控制臂之间。在巡航行驶过电磁离合器安装在驱动电动机与控制臂之间。在巡航行驶过程中，当驾驶员踩下制动踏板或实际车速超过设定巡航车速程中，当驾驶员踩下制动踏板或实际车速超过设定巡航车速一定值或车速传感器发生故障时，一定值或车速传感器发生故障时，CCS ECU将立即发出控制将

15、立即发出控制指令使离合器分离，防止发生事故，故又称为安全电磁离合指令使离合器分离，防止发生事故，故又称为安全电磁离合器。器。下一页上一页图图7-7 电动式巡航控制执行机构的电动式巡航控制执行机构的结构组成结构组成 返回第三节第三节 汽车巡航控制系统的结构特汽车巡航控制系统的结构特点点3 电位计电位计在电动式执行机构中，一般都设装有一只由滑片电阻器构成在电动式执行机构中，一般都设装有一只由滑片电阻器构成的电位计的电位计(即转角或位移传感器即转角或位移传感器)，其功用是检测执行机构中，其功用是检测执行机构中控制臂转动的角度或拉索的位移量，并将信号输入巡航电控控制臂转动的角度或拉索的位移量，并将信号

16、输入巡航电控单元单元CCS ECU。(二二)气动式巡航执行机构气动式巡航执行机构气动式巡航执行机构的结构组成如气动式巡航执行机构的结构组成如图图7-8所示，主要由三只所示，主要由三只电磁阀电磁阀(真空电磁阀、通风电磁阀和安全电磁阀真空电磁阀、通风电磁阀和安全电磁阀)、膜片、复、膜片、复位弹簧和密封壳体等组成。位弹簧和密封壳体等组成。气动式巡航执行机构的工作原理是：利用发动机进气歧管的气动式巡航执行机构的工作原理是：利用发动机进气歧管的真空吸力吸引膜片，膜片再通过拉索拉动节气门摇臂使节气真空吸力吸引膜片，膜片再通过拉索拉动节气门摇臂使节气门开度改变来调节车速。门开度改变来调节车速。返回上一页图图

17、7-8 气动式巡航控制执行机构的气动式巡航控制执行机构的结构组成结构组成 返回第四节第四节 汽车巡航控制系统的控制过程汽车巡航控制系统的控制过程 一、一、丰田汽车巡航控制系统的组成丰田汽车巡航控制系统的组成丰田皇冠丰田皇冠3.0型轿车电动式巡航控制系统的控制部件主要有型轿车电动式巡航控制系统的控制部件主要有传感器传感器(节气门位置传感器、节气门位置传感器、No.1车速传感器车速传感器)、控制开关、控制开关(巡航开关、驻车制动开关、双闸制动灯开关、自动变速系统巡航开关、驻车制动开关、双闸制动灯开关、自动变速系统的空挡启动开关或手动变速器的离合器开关等的空挡启动开关或手动变速器的离合器开关等)、巡

18、航电控单、巡航电控单元元CCS ECU、执行机构、执行机构(电磁离合器、驱动电动机与电位计电磁离合器、驱动电动机与电位计等等)。下一页第四节第四节 汽车巡航控制系统的控制过程汽车巡航控制系统的控制过程二、二、丰田汽车巡航控制系统的控制过程丰田汽车巡航控制系统的控制过程汽车所有电子控制系统都设有备用电源电路，电控单元的备汽车所有电子控制系统都设有备用电源电路，电控单元的备用电源端子始终与蓄电池连接，不受任何开关控制，只受易用电源端子始终与蓄电池连接，不受任何开关控制，只受易熔线控制，以便汽车停驶时保存随机存储器熔线控制，以便汽车停驶时保存随机存储器RAM中的故障代中的故障代码和临时存储的数据。码

19、和临时存储的数据。(一一)巡航控制电路与控制过程巡航控制电路与控制过程接通巡航主开关时，仪表盘上的接通巡航主开关时，仪表盘上的“巡航指示灯巡航指示灯”发亮发亮35 s后将自动熄灭，此时巡航控制系统处于待命状态，只有当车后将自动熄灭，此时巡航控制系统处于待命状态，只有当车速达到或超过速达到或超过40 km/h时，巡航控制系统才能投入工作。时，巡航控制系统才能投入工作。下一页上一页第四节第四节 汽车巡航控制系统的控制过程汽车巡航控制系统的控制过程(二二)巡航控制状态的解除条件巡航控制状态的解除条件在汽车以设定的巡航速度行驶过程中，当遇到下列情况之一在汽车以设定的巡航速度行驶过程中，当遇到下列情况之

20、一时，巡航电控单元时，巡航电控单元CCS ECU将发出控制指令使巡航执行机构将发出控制指令使巡航执行机构停止工作，立即解除巡航控制状态。停止工作，立即解除巡航控制状态。(1)巡航开关的巡航开关的“CANCEL”(取消取消)开关接通时。开关接通时。(2)制动灯开关接通时。制动灯开关接通时。(3)驻车制动开关接通时。驻车制动开关接通时。(4)空挡启动开关或离合器开关接通时。空挡启动开关或离合器开关接通时。返回上一页第五节第五节 汽车巡航控制系统故障汽车巡航控制系统故障 自诊断测试自诊断测试 一、一、自诊断测试方法自诊断测试方法在进行故障自诊断测试时，首先应检查巡行指示灯电路是否在进行故障自诊断测试

21、时，首先应检查巡行指示灯电路是否正常。巡行指示灯又称为巡行控制指示灯，设置在组合仪表正常。巡行指示灯又称为巡行控制指示灯，设置在组合仪表盘上。将故障检测仪、调码器或跨接线等自诊断测试工具与盘上。将故障检测仪、调码器或跨接线等自诊断测试工具与汽车上的诊断插座连接后，接通点火开关，即可触发自诊断汽车上的诊断插座连接后，接通点火开关，即可触发自诊断系统进行诊断测试。根据读取的故障代码查阅被测车型的系统进行诊断测试。根据读取的故障代码查阅被测车型的维修手册，就可知道故障代码表示的故障内容与故障原维修手册，就可知道故障代码表示的故障内容与故障原因。因。下一页第五节第五节 汽车巡航控制系统故障汽车巡航控制

22、系统故障自诊断测试自诊断测试二、二、自诊断测试过程自诊断测试过程各型汽车诊断插座的形状、安装位置、端子分布、跨接端子各型汽车诊断插座的形状、安装位置、端子分布、跨接端子的名称以及故障代码的显示方式各不相同。因此，下面以丰的名称以及故障代码的显示方式各不相同。因此，下面以丰田凌志田凌志400型轿车用电子巡航控制系统为例，说明利用跨接型轿车用电子巡航控制系统为例，说明利用跨接线进行诊断测试的方法。线进行诊断测试的方法。1 读取故障代码读取故障代码(1)检查巡航指示灯电路。检查巡航指示灯电路。(2)将点火开关转到接通点火将点火开关转到接通点火ON位置；位置；(3)用跨接线连接诊断插座用跨接线连接诊断插座(TDCL)的端子的端子TC与与E1，如，如图图7-10所示。所示。(4)利用巡航指示灯闪烁规律读取故障码利用巡航指示灯闪烁规律读取故障码 2 清除故障代码清除故障代码 返回上一页图图7-10 丰田与夏利轿车诊断插座型丰田与夏利轿车诊断插座型式与接线端子排列位置式与接线端子排列位置返回