自動巡航控制系統(tǒng)

1巡航控制系統(tǒng)的構(gòu)成汽車電子自動巡航控制系統(tǒng)重要由巡航控制開關(guān)(ON／OFF開關(guān))、車速傳感器、電子控制單元(ECU)、汽車制動開關(guān)、執(zhí)行器等構(gòu)成。其構(gòu)造如圖8-5所示?，F(xiàn)將其各部分的構(gòu)造與工作原理分別作下列介紹：(1)巡航控制開關(guān)主控開關(guān)普通為桿式開關(guān)，安裝在轉(zhuǎn)向柱上駕駛員容易靠近的地方，或?qū)⒔M合開關(guān)設(shè)計在方向盤上。大多數(shù)開關(guān)有三個檔位：設(shè)立／減速(SET／COAST)、取消(CAN，CEL)和恢復(fù)／加速(RES／ACC)檔。普通狀況下，當車速超出40km／h時，只要按下設(shè)定鍵，車輛就會記住現(xiàn)在的車速并保持定速行駛，當按下取消鍵時，恒速行駛立刻停止?！盎謴?fù)／加速”檔用于制動或換檔斷開電路后，使車輛重新按設(shè)定速度行駛。汽車在自動巡航控制狀態(tài)下，能夠通過按加速鍵提高車速，或按減速鍵來減少車速。(2)巡航控制ECU用于接受多個傳感器送來的信號，再經(jīng)計算、加工解決后，向執(zhí)行器發(fā)出指令，控制執(zhí)行器的動作。(3)空檔啟動開關(guān)用于向巡航控制ECU傳送空檔信號(即變速器操縱桿處在空檔位置的信號)，以使汽車立刻退出巡航控制狀態(tài)。(4)制動開關(guān)用于向巡航控制ECU傳送制動信號(即駕駛員踩下制動踏板的信號)，以使汽車快速退出巡航控制狀態(tài)。(5)車速傳感器車速傳感器普通安裝在變速器的輸出軸上，這是由于實際車速與變速器輸出軸轉(zhuǎn)速成正比。車速傳感器有磁感應(yīng)式、霍爾式、光電式等多個構(gòu)造形式，但簡樸慣用的是磁感應(yīng)式。(6)節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門控制搖臂位置傳感器，用于監(jiān)測節(jié)氣門控制搖臂的位置，并將信號傳送給巡航控制ECu。(7)執(zhí)行器執(zhí)行器又稱伺服器，其作用是受巡航控制ECU的控制驅(qū)動與節(jié)氣門拉索并聯(lián)的拉線盤，用于調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度，使車輛作加速、減速及定速行駛。執(zhí)行器常分為電動式和真空式(氣動式)兩種，下面分別加以介紹。1)電動式執(zhí)行器：電動式執(zhí)行器構(gòu)造如圖8-6所示。電動式執(zhí)行器重要由電動機、安全電磁離合器和位置傳感器構(gòu)成。電動機采用直流永磁式電動機，通過變化電動機中電流方向即可變化節(jié)氣門轉(zhuǎn)動方向。電動機轉(zhuǎn)動時可帶動執(zhí)行元件控制臂轉(zhuǎn)動，控制臂通過控制拉索變化節(jié)氣門開度。為限定控制臂轉(zhuǎn)動角度，電動機電路裝有限位開關(guān)。在電動機與控制臂間裝有安全電磁離合器。當進行巡航控制時，安全電磁離合器接合，此時電動機旋轉(zhuǎn)可使節(jié)氣門開度變化；若在巡航控制行駛階段執(zhí)行器或車速傳感器發(fā)生故障，安全電磁離合器立刻分離。在電動式執(zhí)行器中還裝有位置傳感器，它是一種由滑動變阻器構(gòu)成的電位計，用于檢測執(zhí)行器控制臂的轉(zhuǎn)動位置，并將信號輸入巡航控制ECU中。2)真空式執(zhí)行器：真空式執(zhí)行器的構(gòu)造框圖如圖8-7所示。密封圓筒內(nèi)裝有膜片、膜片彈簧、兩個空氣電磁閥和一種真空電磁閥。真空電磁閥和空氣電磁閥的搭鐵線分別接到巡航控制ECU的端子上，在ECU內(nèi)部搭鐵時，電磁閥起作用。真空電磁閥內(nèi)部有一種真空管接頭，通過一根橡皮管與進氣歧管相連。在膜片的中間裝有拉動節(jié)氣門的拉索。真空式執(zhí)行器是運用發(fā)動機進氣歧管的真空度吸引膜片，通過節(jié)氣門拉索，使節(jié)氣門開度增大，并可保持固定位置不動。如果空氣電磁閥打開，則由于膜片彈簧的彈力，使節(jié)氣門拉索放松，節(jié)氣門開度減小。圖8-8為真空式巡航控制系統(tǒng)的構(gòu)造原理。在巡航控制系統(tǒng)未工作時，真空電磁閥保持關(guān)閉，空氣電磁閥打開，密封圓筒與大氣相通。當汽車加速時，真空電磁閥打開，與進氣歧管相通，而兩個空氣電磁閥則關(guān)閉，密封圓筒內(nèi)真空度增大，吸動膜片，克服彈簧力，通過拉索使節(jié)氣門開度增大，車輛加速行駛。當加速到一定車速時，真空電磁閥與空氣電磁閥同時關(guān)閉，此時密封圓筒內(nèi)的真空度不變，汽車保持恒速行駛。當汽車減速時，空氣電磁閥又恢復(fù)為打開狀態(tài)，此時空氣進入密封圓筒，膜片彈簧把膜片壓回原位，節(jié)氣門開度減小，汽車減速?，F(xiàn)在汽車上使用的巡航控制系統(tǒng)分為機電式巡航控制系統(tǒng)和電子式巡航控制系統(tǒng)。與機電式巡航控制系統(tǒng)不同之處是電子式巡航控制系統(tǒng)用電子控制系統(tǒng)來設(shè)定和維持所選擇的速度。電子式巡航控制系統(tǒng)的控制精度高，并含有下列優(yōu)點：1)普通在行駛速度達成40km／h以上時系統(tǒng)就能夠工作。2)速度控制模塊采用數(shù)字辦法測量速度，將汽車固定在設(shè)定的速度上，并將系統(tǒng)動作時汽車的精確速度儲存起來。3)系統(tǒng)每秒鐘能調(diào)節(jié)節(jié)氣門多次，使汽車速度維持在2km／h的波動范疇內(nèi)。4)在汽車動力允許的狀況下，汽車爬坡時，能維持恒定的速度，并做出微小的調(diào)節(jié)。5)電子式巡航控制系統(tǒng)能提供精確的控制，通過合上設(shè)定開關(guān)，能使系統(tǒng)以3～5km／h的穩(wěn)定增量變化。6)當預(yù)定的減速度發(fā)生時，即使沒有踩制動踏板，快速減速停車功效將使系統(tǒng)關(guān)閉。2巡航控制系統(tǒng)的工作原理圖8-9是一種典型的閉環(huán)汽車電子巡航控制系統(tǒng)原理框圖。由圖8-9可知，控制器的輸入是下列兩個車速信號的差：一種是駕駛員按規(guī)定的車速設(shè)定的車速信號；另一種是實際車速的反饋信號。ECU將這兩種信號進行比較，得出誤差信號，經(jīng)放大、解決后成為節(jié)氣門控制信號，送至節(jié)氣門執(zhí)行器，驅(qū)動節(jié)氣門執(zhí)行器工作，調(diào)節(jié)發(fā)動機節(jié)氣門開度，以修正實際車速，從而將實際車速很快調(diào)節(jié)到駕駛員設(shè)定的車速，并保持恒定。普通將汽車在平坦路面上行駛時車速與節(jié)氣門開度的關(guān)系存儲在巡航控制系統(tǒng)ECU的ROM中。汽車在平坦、上坡與下坡路面上行駛時的車速與節(jié)氣門開度的關(guān)系如圖8-10所示。巡航控制系統(tǒng)根據(jù)目的車速自動維持汽車恒速行駛。汽車在巡航定速狀態(tài)下，當汽車速度下降時，ECU加大節(jié)氣門開度，使發(fā)動機功率升高，轉(zhuǎn)矩增大，車速達成設(shè)定速度。反之，減小節(jié)氣門的開度。參考圖8-10，系統(tǒng)進行巡航控制時，若在平坦路面上車速為v0時，按下設(shè)定開關(guān)進入巡航控制的自動行駛狀態(tài)，此時節(jié)氣門開度在0點，一旦碰到爬坡時，則行駛阻力增加，如不進行調(diào)節(jié)控制，車速就會降到vc點，但巡航控制器會按照一定的控制規(guī)則控制節(jié)氣門，使節(jié)氣門開度從O點變?yōu)锳點，使車速穩(wěn)定在v0點，重新獲得動力平衡。當碰到下坡時，行駛阻力減小，巡航控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度由O點變到B點，使車速保持在v0點獲得平衡。因此，即使行駛阻力發(fā)生變化，車速也只在很小范疇內(nèi)變化，達成穩(wěn)定行駛的目的。當車速在40km／h下列、160km／h以上時，巡航系統(tǒng)不工作。固然這個上下限的限定依車型的不同而略有不同。若使控制線呈現(xiàn)垂直狀態(tài)，則車速的波動(控制誤差)減小到零，這樣一來，行駛阻力的微小變化都會引發(fā)節(jié)氣門開度的變化，由于響應(yīng)過分敏捷，容易產(chǎn)生游車。因此，應(yīng)綜合考慮控制誤差與游車問題，選擇適宜的控制線斜率。一旦系統(tǒng)的傳感器出現(xiàn)故障，或控制信號電路被切斷，因沒有車速信號，低速限制電路將認為車速為零，使巡航控制系統(tǒng)停止工作。3汽車巡航控制系統(tǒng)的功效汽車巡航控制系統(tǒng)的重要功效以下：(1)恒速行駛功效汽車自動巡航即指汽車在行駛時，駕駛員即使不踏加速踏板，汽車仍能夠按駕駛員所但愿的車速自動保持行駛的功效，這是巡航控制系統(tǒng)最基本的功效。(2)加速、減速功效車輛處在巡航行駛的狀態(tài)時，若按下加速開關(guān)，則設(shè)定速度增加，此為加速功效。同樣，若按下減速開關(guān)，則設(shè)定速度減小，此為減速功效。(3)取消、設(shè)定功效如果踏下制動踏板或操縱巡航控制的解除開關(guān)，則可自動解除巡航功效。如果重新按下設(shè)定開關(guān)，汽車進入巡航狀態(tài)。(4)自動選、換檔功效在巡航控制期間，隨著道路坡度的變化以及汽車行駛所可能碰到的阻力，車輛自動變換節(jié)氣門開度或自動進行檔次轉(zhuǎn)換，以按存儲在ECU內(nèi)的最佳燃油經(jīng)濟性規(guī)律或動力性規(guī)律穩(wěn)定行駛。(5)避免誤操作及報警功效在不含有巡航條件的狀況下，例如車輛在起步階段或檔位在二檔下列等，駕駛員啟動了巡航開關(guān)，巡航控制系統(tǒng)應(yīng)避免類似的誤操作，并含有報警的功效。4系統(tǒng)可擴展性、可靠性和抗干擾性系統(tǒng)必須在國家認定的檢測機構(gòu)完畢多個型式實驗并有對應(yīng)的實驗報告，系統(tǒng)必須在國家認定的可靠性實驗機構(gòu)完畢多個可靠性實驗并有對應(yīng)的實驗報告，系統(tǒng)必須符合有關(guān)國標和汽車行業(yè)原則。電磁兼容性是衡量系統(tǒng)能否推廣應(yīng)用和進入市場的先決條件之一，也是確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)安全性的必備條件。電磁兼容性首先規(guī)定系統(tǒng)對周邊環(huán)境所產(chǎn)生電磁干擾降至最低；另首先又規(guī)定本身在嚴重電磁干擾的惡劣環(huán)境下，仍能保持正常工作。同其它工業(yè)控制現(xiàn)場相比，汽車電子產(chǎn)品的工作環(huán)境溫度范疇大(-40一+125℃)，電磁干擾和其它電子噪聲強，環(huán)境惡劣，為此在設(shè)計電路時，要充足考慮電磁敏感度(EMS)和電磁干擾(EMI)，采用必要的抗干擾方法。硬件方面采用電磁兼容設(shè)計，重點考慮靜電場、磁場和傳輸線路及電路引入的干擾。穩(wěn)壓電源設(shè)計中，考慮到由于蓄電池與汽車交流發(fā)電