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第三節(jié) 巡航控制系統(tǒng)的控制過程

雖然各型汽車巡航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與控制電路各有不同,但是其控制過程大同小異。下面以圖2-17所示豐田皇冠3.0型轎車電動(dòng)式巡航控制系統(tǒng)控制電路為例說明巡航控制系統(tǒng)的控制過程。

圖2-17 豐田皇冠3.0型轎車巡航控制系統(tǒng)控制電路

一、豐田皇冠轎車巡航控制系統(tǒng)的組成

豐田皇冠3.0型轎車電動(dòng)式巡航控制系統(tǒng)的控制部件主要有傳感器(節(jié)氣門位置傳感器、No.1車速傳感器)、控制開關(guān)(巡航開關(guān)、駐車制動(dòng)開關(guān)、雙閘制動(dòng)燈開關(guān)、自動(dòng)變速系統(tǒng)的空檔起動(dòng)開關(guān)或手動(dòng)變速器的離合器開關(guān)等)、巡航電控單元(CCS ECU)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電磁離合器、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與電位器等)。CCS ECU線束插座上各接線端子的編號(hào)、代號(hào)以及連接部件的名稱見表2-1。

表2-1 豐田皇冠3.0型轎車CCS ECU接線端子編號(hào)、代號(hào)與連接部件名稱

二、豐田汽車巡航控制系統(tǒng)的基本工作原理

1.電控單元的基本功能

圖2-17中的巡航控制原理圖中間方框,表示的是巡航電控單元。電控單元通常裝在一個(gè)金屬薄板制成的封閉殼體內(nèi),由電控單元內(nèi)部的電路設(shè)計(jì)決定,它可以實(shí)現(xiàn)如下功能:

1)當(dāng)駕駛?cè)碎_啟巡航控制系統(tǒng),進(jìn)入巡航狀態(tài)并設(shè)定巡航車速后,電控單元通過車速傳感器自動(dòng)記憶設(shè)定巡航車速。當(dāng)重新設(shè)定巡航車速時(shí),電控單元將原設(shè)定的車速擦除并記住新的設(shè)定車速。

2)在巡航控制狀態(tài),電控單元不斷地將汽車行駛各個(gè)時(shí)刻的車速進(jìn)行監(jiān)測(cè),并和它記憶中的人為設(shè)定車速進(jìn)行比較運(yùn)算,從而作為調(diào)節(jié)控制的基礎(chǔ)。

3)電控單元的輸出接口中,有能輸出大小可調(diào)節(jié)的、方向可改變的直流電壓接口,以便對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)控制。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)通過機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置,控制發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開度大小。

4)當(dāng)實(shí)際車速低于設(shè)定的車速時(shí),電控單元使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)向節(jié)氣門開度增大的方向轉(zhuǎn)動(dòng),使車速提高;當(dāng)實(shí)際車速高于設(shè)定的車速時(shí),電控單元使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)向節(jié)氣門開度減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng),使車速降低;當(dāng)實(shí)際車速低于或高于設(shè)定的車速時(shí),電控單元不僅使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)改變節(jié)氣門開度,還可根據(jù)車速的減速度或加速度值的大小,使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變,進(jìn)而使節(jié)氣門開度能實(shí)現(xiàn)較迅速或較緩慢地變化。

5)電控單元能對(duì)節(jié)氣門的(開度大小)位置進(jìn)行監(jiān)測(cè),通過節(jié)氣門位置傳感器反映出節(jié)氣門位置的電信號(hào)被輸入電控單元后,電控單元可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的雙重閉環(huán)控制,以提高控制的精度和可靠性。另外,位置傳感器還可以提供節(jié)氣門的極限位置信號(hào),以提供控制起止點(diǎn)數(shù)據(jù),從而避免了控制的失控。巡航控制狀態(tài)下能夠使節(jié)氣門開度變化的控制臂上,裝有一個(gè)控制臂位置傳感器(隨動(dòng)電位器),同樣可以起到類似節(jié)氣門傳感器的作用。

6)電控單元能夠在人為干預(yù)時(shí),例如踩制動(dòng)踏板、拉駐車制動(dòng)器操縱桿、變速桿掛空檔和踏離合器踏板等情況下,迅速中斷(通過電磁離合器斷電、切斷與節(jié)氣門機(jī)械裝置的聯(lián)動(dòng),中止巡航控制的工作方式)巡航控制狀態(tài)。這種控制方式對(duì)保證車輛行駛的安全非常重要。

7)電控單元有故障自檢功能,并設(shè)有檢測(cè)插口(又稱檢測(cè)插接器),以備檢修(自診斷讀取故障碼)用。

8)電控單元與發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射控制單元、儀表板(發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)和巡航工作指示燈)等均有數(shù)據(jù)相互傳輸。

9)電控單元的工作電源取自汽車蓄電池和發(fā)電機(jī),主要為改善供電質(zhì)量,電控單元內(nèi)設(shè)有穩(wěn)壓和保護(hù)電路。

2.巡航控制開關(guān)

巡航控制開關(guān)由四個(gè)部分組成,通過巡航控制系統(tǒng)的操縱手柄控制,手柄的端部有按鈕,這個(gè)按鈕是巡航控制系統(tǒng)的總開關(guān)(CRUISE ON-OFF)。按下按鈕時(shí),儀表板上的巡航控制系統(tǒng)的“CRUISE ON-OFF”指示燈亮,表示巡航控制系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài);如再按一下,則按鈕彈起、指示燈滅,表示巡航控制系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)。操縱手柄朝下扳動(dòng)是巡航速度的設(shè)定開關(guān)(SET/COAST);向上推則是巡航速度取消開關(guān)(CANCEL);朝轉(zhuǎn)向盤方向扳起是恢復(fù)/加速開關(guān)(RES/ACC)。

3.驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)

驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是巡航控制系統(tǒng)的執(zhí)行器。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)按照巡航系統(tǒng)的電控單元發(fā)出的調(diào)制電壓運(yùn)轉(zhuǎn),進(jìn)而改變發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開度、實(shí)現(xiàn)保持車速不變的調(diào)節(jié)過程。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用永磁直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu),可通過改變電動(dòng)機(jī)電源的極性改變其轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

電控單元還可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制,電控單元提供的電動(dòng)機(jī)電源是占空比可調(diào)的矩形波,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨占空比的改變而改變。

驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門之間還有減速裝置、電磁離合器(也稱安全電磁離合器)、控制臂(也稱為控制搖臂)和其他機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。與控制臂聯(lián)動(dòng)的位置電位器,將控制臂的位置轉(zhuǎn)換成電信號(hào),并送入電控單元,以提高巡航控制可靠性和準(zhǔn)確性。

4.電磁離合器

電磁離合器是巡航控制系統(tǒng)執(zhí)行器的重要組成部分。在巡航控制狀態(tài)下行駛時(shí),控制單元為電磁離合器通電,將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與節(jié)氣門控制臂結(jié)合在一起,實(shí)現(xiàn)電控單元對(duì)節(jié)氣門的控制;在需要立即中斷巡航控制狀態(tài)時(shí),例如踩下制動(dòng)踏板、拉緊駐車制動(dòng)器操作桿時(shí),與電磁離合器線圈串接制動(dòng)燈開關(guān)、駐車制動(dòng)聯(lián)動(dòng)開關(guān)等斷開;隨著開關(guān)的斷開,電磁離合器線圈立即斷電,汽車立即退出巡航行駛狀態(tài),確保了行車安全。

5.巡航控制狀態(tài)的解除條件

在汽車以設(shè)定的巡航速度行駛過程中,當(dāng)遇到下列情況之一時(shí),巡航系統(tǒng)控制單元(CCS ECU)將發(fā)出控制指令使巡航執(zhí)行機(jī)構(gòu)停止工作,立即解除巡航控制狀態(tài)。

(1)巡航開關(guān)的“CANCEL”(取消)開關(guān)接通時(shí) 該開關(guān)接通時(shí),將從CCS ECU端子“18(CCS)”輸入一個(gè)表示解除巡航行駛的信號(hào)。CCS ECU接收到該信號(hào)時(shí),將立即解除巡航控制狀態(tài),同時(shí)驅(qū)動(dòng)儀表盤上的巡航指示燈發(fā)亮指示。

(2)制動(dòng)燈開關(guān)接通時(shí) 當(dāng)駕駛?cè)瞬认轮苿?dòng)踏板時(shí),雙閘制動(dòng)燈開關(guān)的常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開。常開觸點(diǎn)閉合時(shí),一方面使制動(dòng)燈電路接通發(fā)亮報(bào)警,另一方面從端子“16(STP-)”向CCS ECU輸入一個(gè)高電平信號(hào),CCS ECU接收到該信號(hào)時(shí),將立即驅(qū)動(dòng)巡航指示燈發(fā)亮指示。與此同時(shí),常閉觸點(diǎn)斷開將電磁離合器線圈電路切斷,離合器分離,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞路線切斷,巡航控制狀態(tài)被解除。

(3)駐車制動(dòng)開關(guān)接通時(shí) 當(dāng)駐車制動(dòng)(手制動(dòng))器操縱桿被拉緊時(shí),駐車制動(dòng)開關(guān)接通,一方面使制動(dòng)警告燈電路接通發(fā)亮指示,另一方面從端子“3(PKB)”向CCS ECU輸入一個(gè)低電平信號(hào),CCS ECU接收到該信號(hào)時(shí),將立即解除巡航控制狀態(tài)并驅(qū)動(dòng)巡航指示燈發(fā)亮指示。

(4)空檔起動(dòng)開關(guān)或離合器開關(guān)接通時(shí) 在裝備自動(dòng)變速器的汽車上,當(dāng)變速桿置于N位時(shí),空檔起動(dòng)開關(guān)接通并從端子“2(N&C)”向CCS ECU輸入一個(gè)高電平信號(hào),CCS ECU接收到該信號(hào)時(shí),將立即解除巡航控制狀態(tài)并驅(qū)動(dòng)巡航指示燈發(fā)亮指示。在裝備手動(dòng)變速器的汽車上,當(dāng)踩下離合器踏板時(shí),離合器開關(guān)觸點(diǎn)閉合,并從端子“2(N&C)”向CCS ECU輸入一個(gè)高電平信號(hào),CCS ECU接收到該信號(hào)時(shí),將立即解除巡航控制狀態(tài)并驅(qū)動(dòng)巡航指示燈發(fā)亮指示。

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