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。