毕业设计（论文）-凌志LS400电子巡航系统结构原理与示教板的设计.doc

本科生毕业设计（论文）( 2010届 ) 题 目： 凌志ls400电子巡航系统结构 原理与示教板的设计 学 院： 职 业 技 术 教 育 学 院 专 业： 汽 车 维 修 工 程 教 育 学生姓名： * 学号： 06520136 指导教师： * 职称： 副教授 合作导师： 职称： 完成时间： 2010 年 05 月 15 日 成 绩： 凌志ls400电子巡航系统结构原理与示教板的设计浙江师范大学本科毕业设计(论文)正文目 录摘要1英文摘要11 引言11.1 示教板对汽车维修教学的作用21.2 示教板现状分析22 凌志ls400电子巡航系统结构原理32.1 巡航主开关和控制开关52.2 巡航执行器52.3 电子控制器（ecu) 73 凌志ls400电子巡航系统的故障诊断与排除9 3.1 安全电磁离合器10 3.2 伺服电动机11 3.3 位置传感器11 3.4 控制开关12 3.5 停车灯开关144 凌志ls400电子巡航系统的示教板总体设计15 4.1 示教板的整体布局15 4.2 示教板的电气线路配接15 4.3 示教板的制作材料及工艺174.4 示教板使用说明书184.4.1 设定巡航基本操作184.4.2 特殊状态下的巡航工作状态184.4.3 故障设置和消除184.4.4 检测方法205 结论与展望22 5.1 结论22 5.2 展望22参考文献23凌志ls400电子巡航系统结构原理与示教板的设计职业技术教育学院 汽车维修工程教育专业 （06520136）指导老师：（副教授）摘 要：本文是在深刻理解、充分掌握凌志ls400电子巡航系统结构组成、工作原理的基础上，对其电子巡航系统进行适当的改造，最终设计了一套电子巡航系统示教板。通过示教板对巡航系统反复设置各种故障，从而满足理论教学和实训教学的需要，获得较好的教学效果。关键词：电子巡航系统；示教板；传感器；故障；设计lexus ls400 electronic cruise system architecture principles and design of teaching boardname：shao guo-quandirector：cao hong-bing (automobile maintenance engineering education, vocationaloftechnicaleducation college,zhejiang normal university,06520136)abstract: this is a profound understanding of the full lexus ls400 electronic cruise control system structure, working principle, based on its electronic navigation system appropriate transformation, the final design of an electronic cruise control teaching board. through the teaching board of the cruise the system repeatedly to set a variety of failure to meet the theoretical teaching and practical training needs of schools, access to better teaching results.key words: electronic cruise control; teaching board; sensor; fault; design1 引言随着汽车工业和科学技术的发展，汽车技术日新月异，特别是电子控制技术的应用，使汽车的结构性能发生了根本性变化。新的结构原理和装置相继涌现，使用和维修问题也接踵而来，对汽车的使用、维修人员提出了新的更高的要求。特别是电子巡航控制技术作为现代汽车的一种新技术、新结构，由于结构复杂、工作原理难懂，由此造成在汽车电子巡航系统的维修中，增加了不必要的修理工时和换件成本，有时会出现因不能诊断出一个小故障原因而造成汽车不能正常行驶的现象，这就要求不断提高维修人员的维修水平和维修技术，因此，急需一套科学性、实用性、实践性较强、具有实际意义的教学培训体系。凌志ls400轿车是一款技术含量比较高的汽车，同时也是全国各汽车高职高专、中专、技校汽车运用与维修专业的重点介绍的车型之一。为了结合课堂知识，以便理论联系实践，结合目前各个厂家生产的不同的示教板，设计出对于汽车维修教学有实用价值的凌志ls400电子巡航系统的示教板。1.1 示教板对汽车维修教学的作用汽车上的各类传感器是汽车故障的多发点，但是由于时间、条件的限制，对每一所学校来讲拥有充足的车型、场地及条件是不可能的。在教学过程中对于汽车电子巡航系统各传感器原理的理解也是各类专业相关学校的教学重点难点。为了达到更好的教学效果，寻找更易于理解的教学原则，示教板的出现在一定程度上缓解了汽车教学在理论与实际无法紧密结合的尴尬局面，同时填补了条件不足这个空白，成为理论联系实践的纽带。由于学生的知识水平和理解能力有限，而一些零件或机构的工作原理又比较抽象难懂，这就给教学带来了一定的难度，学生学起来也感到枯燥乏味，即使亲自动手去实践，对其工作原理的掌握也还是模糊不清。因此，在汽车维修教学过程中采用示教板，可以在有限的时间内，具有针对性地将故障的原因、现象及排除的方法，形象、完整、具体地展现在学生面前，使学生如身临其境，理论与实践有机地结合起来。这不但使学生的理解能力和接受能力大幅度提高，而且还使学生对所学的知识掌握得扎实、理解得透彻。同时，也把用语言和演示难以解决的问题生动形象地展现出来，使学生能够深刻理解内容的本质。在现代汽车维修中，查找故障所占的时间达总维修时间的70%以上，因此开发用于教学的各类传感器示教板，对于汽车专业学生培养、汽车维修从业人员培训、提高汽车维修人员素质，从而达到提高维修质量和效率都有着积极的意义。1.2 示教板现状分析 近年来随着电机、电子、通讯、资讯及感测器的迅速发展，使得许多先进科技运用于传统运输系统的运作日益可行，电子控制技术已逐渐应用到了汽车上，于此同时人们也在不断追求舒适、简便和安全的交通工具，以适应快速的生活节奏，因此对汽车智能化的要求更加迫切，然而由于电子控制技术的迅速发展，电子点火、最佳燃油喷射、电控悬架、电子巡航等电子控制技术在汽车上的广泛应用，对汽车维修人员和学员提出了更高的要求，加大了学习和掌握的难度，特别是一些结构密闭、组成复杂的核心系统，也是维修、学习的难点。由此造成在电子巡航系统的维修中, 增加了不必要的修理工时和换件成本, 有时会出现因不能诊断出故障原因而不得不更换整个电子巡航系统的现象。针对电子巡航系统结构复杂、工作原理较难理解的特点，研制了汽车电子巡航系统示教板，并加以改进。为汽车电子控制技术的教学、研究提供了很好的教学平台，在汽车教学中使用，已收到了较好的教学效果。示教板因为其方便易操作等众多优点已经在各个行业飞速发展。国内已有众多相关企业进行开发和研制。其中，汽车专业的各类实验台架发展迅猛。并已经成为相关专业学校技术学校的通用教具，其发展前景良好。在国内也有较多的生产厂家将汽车电子节气门控制系统实验台架、桑塔纳ajr电喷发动机实验台架、发动机模拟试验台等涉及汽车的各类实验台架相继投入市场。为汽车教学以及培训提供了更为广阔的舞台，也使传统的单一的教学模式有了较大的改善。但是需要指出的是，汽车上众多的传感器，都起着十分重要的作用。而目前汽车专业用台架较多，相对而言汽车各类传感器示教板却并未广泛的应用。另一方面，汽车台架的结构都较为复杂，对于中职类院校的学生而言，在理解与应用上会造成一定的困难。所以汽车示教板在汽车维修教学的应用就显得必要和有意义了。2 凌志ls400电子巡航系统结构原理一般汽车巡航控制系统(ccs)主要由输入装置(如主控制开关、恒速减速开关、恢复加速开关、解除开关、车速传感器)，电子控制器ecu，执行器三大部分组成，如图2-1所示。图2-1 巡航控制系统（ccs）的结构框图ccs系统的ecu主要由专用集成块ic和具有4位以上的单片机构成。单片机负责完成车速的运算、记忆、比较、补偿、保持、诊断等信号处理，而专用的ic集成块，具有处理微机的再启动、输入、输出与电源的通断、自我诊断等功能。在车速高于40km/h时，驾驶员利用恒速开关可控制汽车以恒速行驶。在操纵减速开关时，加速踏板就会返回，汽车减速。当离开减速开关时，汽车就记住了新的车速，并以新车速恒速行驶。在恒速行驶过程中，操纵加速开关，踏下加速踏板后汽车被加速；当离开加速开关时汽车记住了此时的车速，并以此恒速行驶。按动解除开关，则停止恒速运行，再按恢复开关时，汽车就会按照解除开关动作之前所记忆的车速恒速行驶。较新式的恒速行车系统中的主开关的断开挡与点火开关是联动的。当点火开关切断时，恒速车系统的电源也被切断；当点火开关接通时，如没有合上恒速行车系统的主开关，则恒速行车系统无电源而不能工作。ccs基本工作原理可用图2-2加以说明，驾驶员利用控制开关可以把保持恒速、减速、恢复原速、加速等命令传送给微机。当驾驶员操纵保持恒速开关时，微机就记下了调节后的车速，开始进行恒速行车控制。图2-2巡航控制系统(ccs)工作原理框图记忆车速与实际的行驶速度都输入到ecu的比较电路中，比较电路的输出信号经过补偿电路、执行部件、发动机、变速器后就可以变换为驱动力。ccs系统功能包括基本控制功能和系统保护功能两部分。(1)基本控制功能车速的设定。当合上控制开关后，ecu就能存储此时的行驶速度，并能保持以该车速稳定行驶。解除设定。当踩下制动踏板时，车速设定解除，但已设定的车速存储于微机中。恢复。当按动恢复开关后，则恢复原来所存储的车速。滑行。连续按动减速开关，以离开开关时的车速稳定行驶。加速。连续按动加速开关，则以离开开关时的车速作恒速行驶。车速微调。在巡航中，操纵开关以0n0ff(接通断开)方式进行变换，车速略有提高。(2)系统保护功能低速自动消除。当车速低于40km/h时，原存储的车速自动消除，不能再恢复此车速。踩制动踏板消除。通常在制动踏板上装有两个开关：一个用于对微机的信号进行消除；另一个直接使执行器工作停止。其他消除。有驻车制动、离合器(m/t车)、选挡杆(a/t车)等控制开关功能的消除。2.1 巡航主开关和控制开关图2-3 巡航主开关图2-3所示为一种巡航(控制)主开关，它是巡航控制系统的按钮式电源开关，安装在指示灯的附近。当按下a/d(模/数)转换器开关后，汽车电源系统给巡航控制系统供电，此时“power(功率)”指示灯亮；当按动设置开关时，“memory(存储)”指示灯亮，此时的车速被存储起来。手柄式控制开关有五种控制功能：set(设置)、coast(减速)、res(恢复)、acc(加速)、cancel(取消)。set和coast使用同一个开关，res和acc同用另一个开关。如图2-4所示，按箭头指示的方向操纵开关时，开关导通。手放松时，开关断开。控制开关属于自动回位开关。2.2 巡航执行器巡航控制执行器通常有真空式和电机式两种。目前，为了进一步提高巡航控制的性能。较普遍采用电机式执行器。图2-4控制开关电机式巡航执行器的结构如图2-5所示。它利用减速齿轮机构降低直流电机的转速，使控制臂动作，利用蜗轮、蜗杆减速机构进行减速，并通过电磁离合器调节控制臂的位置，以最终实现对节气门的控制。电机通电后向正反两个方向旋转，始终以脉冲电流通电。如果控制臂到达规定位置就停止通电，利用减速齿轮机构的保持力仍确保此位置不变。此外，装有用于检测节气门开度的电位计，通过对控制臂的位置检测来提高控制性能。采用这种方式后，在解除巡航功能时，电磁离合器脱开后又可回复到节气门的位置。电机式巡航控制执行器通常包括安全电磁离合器、调速伺服电动机和油门(节气门)位置传感器三个部分。图2-5 电机式巡航执行器的结构安全电磁离合器：安全电磁离合器起锁住或释放节气门控制拉线的作用。当汽车在平直道路上以超过40km/h的车速行驶，且驾驶员启动巡航按钮set时，安全电磁离合器则锁住拉索使节气门保持一定的开度，汽车也就基本稳定在这个速度上行驶。这样，省却了驾驶员脚躲油门控制车速的重复单调动作，提高行车安全性，并使汽车以经济车速行驶。若进行下列操作之一时：踩制动踏板、踩离合器踏板(手动变速器)、从d挡挂至n挡(自动变速器)、手制动(驻车制动)、巡航操纵杆至取消(cancel)位置，安全电磁离合器则释放节气门拉索，巡航装置与节气门分离开，巡航系统停止工作，防止汽车失控飞驰而造成危险。调速伺服电动机：一般使用永磁可逆式电动机。其作用是保持汽车的动态恒速，动态恒速是指汽车在行驶时，会不可避免地遇到各种情况，诸如道路不平坦、上坡、下坡、转弯及各种阻力而造成车速上下波动，为保证车速稳定在某一恒定值，必须对节气门开度进行小范围的调整，调速伺服电动机即随时驱动节气门开度的变化，达到汽车动态恒速的目的。同时调速伺服电动机还用于加速(acc)和减速(如下坡滑行coast)的调整。伺服电动机的运转是受巡航ecu控制的。位置传感器：检测调速伺服电动机控制油门的位置，即动态反映了节气门的开度情况。它的输出信号作为反馈信号输入巡航ecu。图2-6所示是电机式巡航控制装置与发动机节气门的关系。通常情况下，加速踏板(油门)与节气门利用拉索进行机械连接，与加速踏板的动作相配合，节气门轴臂的转动，控制节气门的开与闭。图2-6 电机式巡航控制装置与节气门的工作关系示意图在执行器的控制臂中，电机的旋转运动变换为摇摆运动并传送出去。在电机与控制臂之间装有电磁离合器，只是在进行巡航控制时离合器才接合，将电机的力矩传送给节气门；当解除巡航控制后，若发生某种异常情况，离合器首先松开，同时电机旋转使节气门关闭。2.3 电子控制器(ecu) 巡航控制ecu有模拟电子控制器和数字电子控制器两种。进入20世纪80年代后，美国、日本的电子巡航控制系统已全部采用数字电子技术。美国摩托罗拉(motorola)公司一种采用微处理器的巡航控制系统电路原理如图2-7所示。图2-7数字电子控制器结构框图在这个系统中，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以数字信号直接存储和处理。带可擦只读存储器的8位微处理控制器(mcu)根据指令车速、实际车速以及其他输入信号，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来改变油门开度。每种车型最平顺的加速度和减速度由设计者编程确定。在安全上，将制动开关与油门执行器直接相连，这样当踩下制动踏板，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，在特殊条件下数字控制具有更高的稳定性。数字式巡航控制器可以采用先进的大规模或超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。特别是当汽车上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，因而可以节省较昂贵的控制硬件。在汽车电子巡航控制系统中有速度信号反馈至电子控制器与指令车速进行比较，因而系统工作在闭环控制方式。一般说来，这样一个系统有如下特性要求：快速响应能力；较好的系统稳定性；很小的稳态误差。3 凌志ls400电子巡航系统的故障诊断与排除图3-1所示即为凌志ls400型轿车巡航控制系统电路及其连接器。图3-1 丰田凌志ls400型轿车巡航控制系统电路及其连接器3.1 安全电磁离合器(1)电阻的检测如图3-2(a)所示，若用万用表欧姆挡检测电磁离合器电路的端子4和5之间的电阻，其正常值应约为38，否则，即应做进一步检查。图3-2 安全电磁离合器的检查(2)工作状态的检查如图3-2(b)所示，其正常情况是：没有通电前，扳动离合器杆应能转动；当端子与接电源“+”极，端子4搭铁(接电源“-”极)时，离合器杆应能锁住，即不能任意扳动。(3)故障诊断安全电磁离合器与巡航控制ecu的连接电路如图3-3所示，其故障诊断流程如下：图3-3 安全电磁离合器与ecu的连接3.2 伺服电动机(1)通电检查在离合器杆处于两极限位置a与b范围内运动时，参见图3-2(b)，保持完全电磁离合器处于通电状态，伺服电动机也按图3-4所示的进行通电。(2)故障诊断伺服电动机与巡航控制ecu的连接如图3-5所示，其故障诊断流程是：图3-4伺服电动机的通电检查 图3-5伺服电动机与ecu的连接电路3.3 位置传感器位置传感器及其与巡航控制：ecu的连接如图3-6所示。图3-6位置传感器与ecu的连接电路(1)电阻的检测检测时可参见图3-4中的7针连接器，不通电时，端子1与3之间的电阻值应为2 k；当用手慢移离合器杆从ba见图3-2(b)时，端子2与3之间的电阻应平缓地由0.5k1.8k。(2)故障诊断由图3-6可见，位置传感器的故障通常可能发生在位置传感器本身、搭铁(接地)处、ecu等。其故障诊断流程如下：3.4 控制开关控制开关(含主开关main)与巡航控制ecu的连接如图3-7所示。图3-7巡航控制开关与ecu的连接(1)电阻值的检测拆下方向盘中心衬垫，脱开控制开关连接器；控制开关接通时，测量控制开关连接器的端子3与4之间的电阻(详见表3-1)。（2）故障诊断如果控制开关工作正常：每一个开关接通时，应按表3-2所示输出电压信号(即指示灯闪烁形式)；开关断开时，信号应消失(指示灯不闪)。其故障诊断流程如下：3.5 停车灯开关停车灯开关与ecu的连接电路如图3-8所示。当制动踏板踩下时，停车灯开关向ecu输出信号。ecu接到该信号后即解除巡航控制。由于设置了失效保护功能，即使停车灯信号电路发生故障，解除功能仍然正常，解除条件为：在端子stp-处为蓄电池电压；在端子stp+处为ov。图3-8 停车灯开关与ecu的连接其故障诊断流程是：4 凌志ls400电子巡航系统示教板的总体设计4.1 示教板的整体布局示教板总的长度为1310mm,总的宽度为360mm，总的高度1800 mm。地面离桌面高度为800mm,面板厚度为120mm。故障设置开关面板长为130mm,宽为180mm。示教板三视图见附图1。示教板主要考虑了能够满足对电子巡航系统的结构、工作原理、故障设置及诊断的教学需求而设计。其工作电源为220v交流，面板电压为12v直流（采用电源适配器），台架配备有万向脚轮，并带有脚轮自锁装置，示教板上还布置了两个抽屉，用来放置万用表等检测工具和一些辅助部件。示教板整体实物见附图2。面板左边布置有巡航系统线路图，右边布置有巡航系统输入装置（如主开关、设定/滑行开关、恢复/加速开关、解除开关、凸轮轴位置传感器）、电子控制器ecu、执行器（节气门位置传感器）及其点火开关；诊断接口；仪表显示等。示教板面板的布置见附图3。示教板线路图采用原车线路配线。其整体元件接线原理图见附图4。4.2 示教板的电气线路配接1. 如图4-1所示为调速伺服电动机连接线路，mo为调速伺服电机连接线，1位断路时(mo断路)，巡航系统停止工作。读取故障码，故障码为13或11。 图4-1 调速伺服电动机（左图为原线路图右图为改造后线路图）2. 如图4-2所示为调速伺服电动机连接线路，mc为调速伺服电机连接线, 2位断路时(mc断路)，巡航系统停止工作。读取故障码，故障码为13或11。图4-2 调速伺服电动机（左图为原线路图右图为改造后线路图）3. 如图4-3所示为停车灯开关连接线路，l为停车灯开关连接线, 3位断路时(l断路)，巡航系统停止工作。读取故障码，故障码为12或11。图4-3 停车灯开关（左图为原线路图右图为改造后线路图）4. 如图4-4所示为位置传感器连接线路，vr2为位置传感器连接线, 4位断路时(vr2断路)，巡航系统停止工作。读取故障码， 故障码为13。图4-4 位置传感器（左图为原线路图右图为改造后线路图）5. 如图4-5所示为组合仪表连接线路，spd为位置传感器连接线, 5位断路时(spd断路)，巡航系统停止工作。读取故障码，故障码为21。图4-5 组合仪表（左图为原线路图右图为改造后线路图）6. 如图4-6所示为主控制开关连接线路，cms为主控制开关连接线, 6位断路时(cms断路)，主控制开关设置无效。读取故障码，无故障码。图4-6 主控制开关（左图为原线路图右图为改造后线路图）7. 如图4-7所示为主控制开关连接线路，ccs为主控制开关连接线, 7位断路时(ccs断路)，加速-1.7v，设置-3.8v，取消-5.8v。读取故障码，无故障码。 图4-7 主控制开关（左图为原线路图右图为改造后线路图）8. 如图4-8所示为停车灯开关连接线路，stp+为停车灯开关连接线, 8位断路时(stp+断路)，电压为0。读取故障码，无故障码。图4-8 停车灯开关（左图为原线路图右图为改造后线路图）9. 如图4-9所示为节气门位置传感器连接线路，vta为节气门位置传感器连接线, 9位断路时(vta断路)，凸轮轴转速不随节气门变化。图4-9 节气门位置传感器（左图为原线路图右图为改造后线路图）4.3 示教板的制作材料及工艺凌志ls400电子巡航系统中的各个传感器与执行器采用实物，并与ecu连接。示教板采用ds060-e-z02型电机，其额定转速为2600转/分钟，能够满足示教板的模拟运行，电机工作转动，带动凸轮轴转动，以模拟运行，传感器与执行器在面板上的固定方式有铆接、固定带、螺钉连接，检测端子设置在凌志ls400电子巡航系统电路示意图中（圆圈的地方即为检测端子）。示教板采用4040mm的方钢管型材支撑架以支撑示教板和在示教板上的各种附件，支撑架采用焊接成型，焊接完成后，表面喷上油漆。示教板的面板采用喷砂铝板，面板上的燃油喷射系统的部件、仪表、传感器和检测端子按照电控工作图的安装到对应位置，安装在面板上的各元件都标出其名称，用油漆喷绘到面板上。示教板的面板固定在台架上，台架台面采用2mm的薄钢板,表面经过喷塑处理, 为了使制作出来的示教板面板整洁、美观、大部分仪表都是镶嵌安装。4.4 示教板使用说明书4.4.1 设定巡航基本操作把开关电源的正负极分别接到模板上，打开点火开关。把上下限调速开关设置在调速位置。点动主开关按纽此时巡航主指示灯亮，再次点动设定/滑行按纽，可以观察到执行器开始工作，且执行器节气门体阻风逐渐变化。观察实际转速表的数值和凸轮轴的转速变化。分析和理解执行器阻风门变化使巡航系统工作造成车速以设定值运动的机理。按下取消按纽，或空挡开关，停车开关，驻车制动开关。将取消巡航状态。分析设定和取消巡航状态的现象及原因。按下主开关按钮此时巡航主指示灯亮起后， 按下恢复/加速按钮，观察实际转速表的数值和凸轮轴的转速变化。4.4.2 特殊状态下的巡航工作状态分别将空挡开关，停车开关，和驻车制动开关置于接通状态，分别表示踩下停车开关，在空挡位置和拉起驻车制动。试重复以上设定巡航的操作程序，观察巡航工作状态（巡航不工作）。试分析巡航不工作的原因。把上下限调速开关设置在上限（高于200km/h）或下限（低于40km/h）位置（观察转速表的数值），重复以上设定巡航的操作程序，观察巡航工作状态（巡航不工作），试分析巡航不工作的原因。4.4.3 故障设置和消除接上12v电源，打开点火开关，按下故障设置键盘的故障号，此时故障设置键上的故障设置灯会点亮，故障设置完成，再次按下同一故障号码，故障设置将解除。可以分别在巡航设定之前或之后设置故障，设置完毕后观察巡航工作情况并按照后面读取故障码的方法读取故障，调出故障码。分析造成工作状态变化的原因。最后按照后面消除故障码的方法消除故障。故障设置编号 故障号 内容 故障号内容 1 mo断路 6 cms断路 2 mc断路 7 ccs断路 3 l断路 8 stp+断路 4 vr2断路 9 vta断路 5 spd断路故障设置图控制器故障设置使用说明故障号 故障点 故障码 故障现象 1 mo断路 13或11 巡航系统停止工作 2 mc断路 13或11 巡航系统停止工作 3 l断路 12或11 巡航系统停止工作 4 vr2断路 13 巡航系统停止工作 5 spd断路 21 巡航系统停止工作 6 cms断路 无 主控制开关设置无效 7 ccs断路 无 加速-1.7v，设置-3.8v，取消-5.8v 8 stp+断路 无 电压为0 9 vta断路 无 轮轴转速不随节气门变化4.4.4 检测方法（1）指示灯检查：将点火开关旋到on，当巡航控制开关接通时，模板上的巡航主指示灯应亮起；断开巡航控制开关时，指示灯应熄灭。（2）故障码校验：在巡航控制模板工作时，若车速传感器或执行器发生故障，ecu便会使巡航控制的“autocancel(自动取消)”起动，并且巡航主指示灯会以下图所示闪烁5次，以告知发生了故障。与此同时，存储器也会以存储下此故障的故障码。（3）故障码的读取：将点火开关旋到on，并用专用跨接线跨接tdcl的针脚tc和e1，再通过巡航主指示灯读取故障码。下图的左图所示为正常码，右图所示为11和21号故障码 ，故障码读取结束后，拆开针脚tc和e1的跨接线。 （4）故障码的清除：故障排除以后，断开点火开关, 拔下dome保险丝（或关闭总电源）10s以后便可清除存储在储存器中的故障码。（注：在实车上不允许关闭总电源，否则会丢失各种电脑的设定值）（5）故障线路检查：设置故障点1，调速伺服电机连接线mo断路，读取故障码为13或11，关闭点火开关，检测mo线路电阻，其阻值为，超过标准值。设置故障点2，调速伺服电机连接线mc断路，读取故障码为13或11，关闭点火开关，检测mc线路电阻，其阻值为，超过标准值。设置故障点3，停车灯开关连接线l断路，读取故障码为12或11，关闭点火开关，检测l线路电阻，其阻值为，超过标准值。设置故障点4，位置传感器连接线vr2断路，读取故障码为13，关闭点火开关，检测vr2线路电阻，其阻值为，超过标准值。设置故障点5，组合仪表连接线spd断路，读取故障码为21，关闭点火开关，检测spd线路电阻，其阻值为，超过标准值。设置故障点6，主控制开关连接线cms断路，无故障码，关闭点火开关，检测cms线路电阻，其阻值为，超过标准值。设置故障点7，主控制开关连接线ccs断路，无故障码，关闭点火开关，检测ccs线路电阻，其阻值为，超过标准值。设置故障点8，停车灯开关连接线stp+断路，无故障码，关闭点火开关，检测stp+线路电阻，其阻值为，超过标准值。设置故障点9，节气门位置传感器连接线vta断路，无故障码，关闭点火开关，检测vta线路电阻，其阻值为，超过标准值。5 结论与展望5.1 结论本文设计的凌志ls400电子巡航系统示教板经过安装、调试后工作正常，并可以模拟电子巡航系统在使用过程中出现的大部分故障，并能反复进行模拟，便于观察其故障现象和记录实验数据，从而为分析电子巡航系统的原理提供可靠的试验依据。本示教板设置了9个模拟开关，以及电压表和ecu执行器的检测孔，可以直观的显示和检测各种故障对电子巡航系统所产生的影响。结合万用表、解码器、示波器、发动机综合分析仪，实现各种故障对汽车性能的影响做定量的分析，为分析电子巡航系统故障机理和规律提供科学依据。在试验中，使用在线诊断方法，通过自诊断系统读取故障码，在发生故障时所采取的策略，并根据试验数据进行分析故障原因和机理。通过对示教板的故障设置和诊断分析，观察到电子巡航系统中各监控传感器、执行器及电控单元的工作情况，并在其发生故障时采取应急补救措施。5.2 展望 出于作者才疏学浅、知识的局限性等原因，本设计的不足之处需要进一步研究并改进。下面是作者对以后研究的一些展望。（1）本试验台中，可以引入微机系统，将巡航系统的各种传感器、执行器以及ecu的信号和数据采集到计算机上，并设计相应的故障分析软件，对这些信号和参数进行在线、实时和便捷的显示和分析。信号和数据不但要包括原机的信息，还有设置各种故障时的巡航系统信息，并能将这些信息存储下来，便于提取出来进行对比分析。就是说，将人工数据采集和人工诊断升级为电脑自动采集和诊断。（2）在该实验平台的基础上，进一步提高试验平台各信号的频率和大小控制精度，从而实现各传感器与执行器的信号延迟和灵敏度降低处于ecu诊断范围内的故障模拟。关于这一方面还有很多工作，有待更为深入的研究。参考文献1李东江，宋玉良现代汽车电子控制技术科学技术文献出版社19982李晓萍汽车定速巡航系统研究与实现科技创新导报20093朱琦汽车电子巡航系统的应用城市车辆20094张武现代汽车电子巡航控制系统的原理及实现电子工程师20045周洁，子荫巡航控制系统及自适应巡航控制系统汽车电器20016洪卫汽车巡航控制吉林工业大学19987李果汽车自动控制系设计与研究国防科技大学19948刘希恭凌志ls400轿车维修手册辽宁科学技术出版社20009高学文凌志ls400巡航控制系统检修济南交通高等专科学校200410李东江汽车发动机电控系统的万用表检测科学技术文献出版社200211郑霞君凌志ls400轿车电子控制系统原理与维修辽宁科技出版社199812汪立亮现代汽车电子巡航控制系统（ccs）原理与检修电子工业出版社200013谢绍发，刘汉军凌志ls400发动机维修广东科技出版社200114史懂深凌志ls400发动机故障诊断与排除天津交通职业学院200915刘希恭国产汽车巡航控制、导航系统使用与故障检修实用手册机械工业出版社200916肖言庆，程勇刚自动巡航系统的正确使用与维护汽车维修200417解梅电控发动机故障模拟试验台的设计与实验研究汽车电器200518王银山电控发动机故障诊断试验台的设计与研究天津工程师范学院学报200519崔宏巍汽车电子节气门控制系统试验台架设计与开发科技情况开发与经济200520胡天明电控发动机模拟示教板操作中常见问题分析兰州工业高等专科学校学报200121刘宏，岳应娟电脑控制机械原理示教板的功能改进实验技术与管理200122胡志刚汽车自动变速器示教板的设计天津工程师范学院学报200523化明松，姚朝霞汽车自动变速器示教板的设计电子产品可靠性与环境试验200624徐宗炯,赵建光一汽奥迪（audi）a6轿车电路电子油门与巡航控制汽车电器2007附图1 示教板三视图附图2 示教板整体实物图附图3 示教板面板的布置图附图4 示教板整体元件接线原理图28 本科毕业设计（论文）( 2010届 )过程管理材料 浙江师范大学本科毕业设计(论文)任务书学 院职业技术教育学院专业汽车维修工程教育学生姓名邵国权学号06520136指导教师曹红兵职称副教授合作导师职称一、设计题目：凌志ls400电子巡航系统结构原理与示教板的设计二、设计的研究内容和任务要求电子巡航系统（英文简写ccs），又称为定速巡航行驶装置、速度控制系统、自动驾驶系统等。其作用是：按司机要求的速度合开关之后，不用踩油门踏板就自动地保持车速，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。电子巡航系统由传感器、中央控制器（ecu）、伺服控制器、指令开关与指示显示组成，依据驾驶指令替代脚踏油门实现汽车的自动定速巡航基本功能。中央控制器（ecu）是速度控制系统的中枢，根据每种车型最平稳加速设计确定。ecu根据指令车速、实际车速及其它输入信号，经cpu数据处理之后输出信号驱动伺服控制器控制发动机节气门开度。传感器用于检测和获取车速的相关信号，其输出信号直接反馈至ecu的指令锁定、调节节气门开度，并根据来自刹车踏板、离合踏板或指令开关任意一点的解除信号，解除锁定。电子巡航系统结构原理复杂，如果直接利用实物发动机进行排除故障实习，不但实物消耗大、实习成本高，而且不易弄清故障产生的真正原因，理论与实践结合的效果也不理想。因此，设计开发出电子巡航系统示教板很有必要。本设计课题的主要内容是在深刻理解、充分掌握凌志ls400电子巡航系统结构组成、工作原理的基础上，设计开发出凌志ls400电子巡航系统示教板。具体设计要求如下：采用原车全新配件（包含定速马达、电子节气门体、定速开关、安全控制、巡航控制电脑、执行元件）及车速信号模拟装置等实物元器件，按不同的功能区域分别固定在一块面板上，进行线路的正确连接，配有彩色电路图，可动态演示工作状况，移动式台架。数字电压表显示传感器及执行器电压值，外接式检测端子，便于检测。对主要的传感器信号线、执行器控制线进行短路或断路处理，以便人为设置各种模拟故障，并可通过诊断接口进行检测。本设计不要求制作出产品实物，但需完成以下图纸：示教板尺寸三视图；主面板总体布置图。另外，还需编制使用说明书。1过程管理材料1： 本科毕业设计（论文）任务书三、进度安排（1）2009年9月10日前签订任务书；（2）2009年11月30日前完成文献综述、开题报告，12月1日正式开题；（3）2010年3月15日前进行设计（论文）中期检查；（5）2010年5月10日前完成设计（论文）初稿；（6）2010年5月20前完成设计（论文）的修改；（7）2010年5月31前完成设计（论文）答辩。 四、主要参考资料1刘希恭凌志ls400轿车维修手册辽宁科学技术出版社20002郑霞君凌志ls400轿车电子控制系统原理与维修辽宁科技出版社19983李东江汽车发动机电控系统的万用表检测科学技术文献出版社20024高学文凌志ls400巡航控制系统检修济南交通高等专科学校20045汪立亮现代汽车电子巡航控制系统（ccs）原理与检修电子工业出版社20006谢绍发，刘汉军凌志ls400发动机维修广东科技出版社20017史懂深凌志ls400发动机故障诊断与排除天津交通职业学院20098刘希恭国产汽车巡航控制、导航系统使用与故障检修实用手册机械工业出版社20099肖言庆，程勇刚自动巡航系统的正确使用与维护汽车维修200410解梅电控发动机故障模拟试验台的设计与实验研究汽车电器2005（7）11 王银山电控发动机故障诊断试验台的设计与研究天津工程师范学院学报2005（1）12. 伍尚坚丰田1jz电喷发动机故障试验台的设计和研制广东交通职院学报2004（4）13. 崔宏巍汽车电子节气门控制系统试验台架设计与开发科技情况开发与经济2005（16）14胡天明电控发动机模拟示教板操作中常见问题分析兰州工业高等专科学校学报2001（4）15刘宏，岳应娟电脑控制机械原理示教板的功能改进实验技术与管理2001（2）16胡志刚汽车自动变速器示教板的设计天津工程师范学院学报2005（3）17汽车自动变速器示教板的设计化明松，姚朝霞电子产品可靠性与环境试验2006（6）18徐宗炯 赵建光一汽奥迪（audi）a6轿车电路电子油门与巡航控制汽车电器2007（4）19/maintain/pnews.aspx2021 指导教师签名 学生签名 系主任签名 20 年 月 日3浙江师范大学本科毕业设计(论文)文献综述学 院职业技术教育学院专业汽车维修工程教育学生姓名邵国权学号06520136指导教师曹红兵职称副教授合作导师职称论文题目凌志ls400电子巡航系统结构原理与示教板的设计前言近年来电子控制技术和计算机控制技术的发展为汽车技术性能的提高, 经济性安全性和舒适性的改善, 乃至对减少汽车废气污染都创造了良好的条件, 因此, 近30年来, 汽车电子控制技术的发展十分迅速。甚至可以说无论哪种型式和用途的汽车, 人们在改进产品或设计新型产品时, 都离不开电子控制技术的支持。随着汽车电子控制技术的发展,世界各国在汽车的各个系统中竞相采用电子控制技术。其中比较多见的、成熟的汽车电子控制系统主要有动力传动总成的电子控制、底盘电子控制、车身电子控制、信息通讯系统控制等。如今的汽车已经逐步进入了电脑控制的时代。电子控制技术在解决提高汽车性能、环保、能源、安全等问题中占有不可替代的重要地位。为了满足人们对汽车行驶安全性、舒适性的需求，汽车电子化程度也越来越高，特别是微处理器进入汽车控制领域后，给汽车发展带来了划时代的变化，汽车的动力性、操作稳定性、安全性、燃油经济性及尾气的排放都得到了大幅度的改善。汽车工业和公路运输业的发展，以及非专业司机的不断增加，车辆驾驶的自动化己成为汽车发展的主要趋势之一，人们需要更加舒适、更加简便、更加安全的交通工具，以适应快速的生活节奏，而汽车电子巡航控制系统（cruise control system）缩写为ccs，可以有效地减轻长途驾驶的疲劳，是提高舒适性和趣味性的重要方法之一，也是电子控制技术的一个分支和发展。一、汽车电子巡航系统国内外发展现状、趋势及问题汽车电子巡航控制系统（cruise control system）缩写为ccs在国外研究起步很早，其发展过程主要经历了三个阶段：第一阶段是20世纪6070年代中期，早期的汽车巡航控制系统主要是机械式和气动机械式巡航控制系统。例如，日本丰田公司从1965年起就开始在车上装用机械式巡航控制系统。之后，德国的vd0公司也研制出了气动机械式巡航控制系统。而1968年德国奔驰公司开发了晶体管控制的巡航控制系统，并在莫克利汽车上装用，这期间美国和日本相继出现3过程管理材料2： 本科毕业设计（论文）文献综述了以模拟电路为基础的汽车巡航控制系统。第二阶段是20世纪70年代中后期80年代中后期，以数字信号为主的控制系统。随着单片机技术的发展，特别是大规模集成电路及单片机的应用，出现了以数字技术为基础的巡航控制系统。如1974年美国鲁卡斯汽车研究中心研究出了性能完善的运用卫星雷达的数字车速车距控制系统，该系统可以更好地适应路面状况的变化。日本日野(hino)公司于1985年投放市场一种基于燃油经济性的车速控制系统。其控制部分的核心是微处理器。美国摩托罗拉公司也研制了一种采用微处理器控制的巡航控制系统，这种系统的所有输入指令以数字形式直接存储和处理，微处理器根据指令车速、实际车速以及其他输入信号，按给定程序完成所有数据处理，并产生步进电动机的驱动信号输出，改变节气门开度，每种车型的最佳加速度和减速度由编程人员决定。从安全上考虑，将制动开关与节气门执行器直接相连，这样当踩下制动踏板时，在断开巡航控制系统的同时，将执行器的动力源断开，从而使节气门迅速脱离巡航控制系统的控制。 与模拟技术相比，数字系统的突出特点是系统的信号量以数字表示，受工作温度和湿度的影响较小，因此数字控制系统具有更高的稳定性。对于汽车自动巡航控制系统可采用先进的大规模或超大规模集成电路技术做成专用模块，也可在微处理器上编程来实现。当汽车上其他系统已有控制微处理器时，只要修改一下程序便可将此功能附加上去，因而可节省昂贵的硬件开支。 第三阶段，从20世纪90年代开始，国外又开始发展以智能化为核心的汽车电子巡航控制系统和以定距离控制为主的自适应巡航控制系统。 1990年美国鲁卡斯公司研制出一种自动恒速智能控制系统，该系统采用了连续调频波雷达，通过雷达来探测前方车辆与本车的距离，通过处理单元计算出相对车速与距离，并将该信息提供给电子控制单元，通过执行器控制节气门来控制车速。之后，该公司又针对暴露的问题加以改进，在美洲虎牌轿车上安装了新的自动恒速控制系统，并对控制节气门与制动器的执行机构作了改进，微波雷达安装在前保险杠内，通过塑料车牌照发射微波探测信号。 目前国外很多专家都在研究自适应巡航控制系统。这种巡航控制系统主要由测速装置、转向角传感器、车速传感器、制动电子控制单元(ecu)和发动机ecu等组成。当道路情况良好时，该系统就是普通的巡航控制系统，可以按设定车速巡航行驶；当距另一辆车距离较近及相对车速较高时，通过巡航控制系统控制制动器减速。情况正常后将自动恢复原先的车速，如果前方车辆减速，ccs便操纵制动器来维持一定的车距，从而避免了汽车的追尾。 国外很多专家开始了一种半自主式巡航控制系统的研究。此种巡航控制系统能够很快地应用于公路上，同时能够保持人工操纵和自适应巡航控制系统的共存。其研究的理论结果表明，此种控制系统具有更高的控制精度。综合利用仿真、分析和实验结果对人工驾驶和具有自适应控制系统的汽车进行了比较，从得到的数据和信息可以知道，具有巡航控制系统的汽车能对驾驶员提供重要的辅助作用，对行驶安全性提供了一种主动安全技术。 目前不少车辆，特别是高级轿车已经把巡航控制系统作为配备设备或备选设备。例如美国别克(buick)、凯迪拉克(cadilac)、协和(concord)、纽约人(new yorker)、克莱斯勒(cmc)等轿车均装用了巡航控制系统。而日本高速公路的迅速发展使得巡航控制系统的装车率也不断得到提高，如日本皇冠(crown)、佳美(camry)、凌志(lexus)等轿车也装有巡航控制系统。欧洲的奔驰(benz)、宝马(bmw)以及我国的红旗轿车等均装有巡航控制系统。 由于国内汽车起步较晚，并且就目前我国公路状况和实际应用来说，对汽车巡航控制系统的研究应用主要是以单车定速控制为主。目前，模拟汽车恒速控制器在我国已经投人生产和使用。例如：由江苏省某巡航设备厂生产的xd-1型汽车定速系统是一种机电式汽车巡航控制系统。该系统用汽车发动机工作时产生的真空度作为动力，通过简单的机电结构来稳定发动机的转速，使其产生的真空度保持最小的变化。然而该机电式巡航控制装置虽然结构简单，却有控制精度不高、稳定性不强等缺点。 国内有多所高校和科研单位从事汽车电子巡航控制系统的研究，控制系统的硬件核心部件采用不同型号的单片机，控制策略多采用pid调节方式，也有人将模糊控制算法应用于巡航控制系统，模仿驾驶员驾驶汽车的情况，根据目标车速与实际车速之间的偏差及路面情况，利用自己的经验，决定加速踏板的变化量，从而使汽车车速趋近于目标车速。用于汽车巡航控制的模糊控制器输入量一般可选择设定车速和实际车速的偏差以及偏差的变化率，模糊控制是不依赖系统的精确数学模型，因而对系统的参数不太敏感。其不足之处是模糊控制规则的获取和模糊隶属函数形状的确定，一旦系统确定，其规则和隶属函数就确定了，不能随外界和车辆参数变化进行调整。汽车电子巡航控制系统自20世纪70年代起各大汽车厂家都争相研制并装在较高级的轿车上，到了80年代中末期，由于微处理器在汽车上的广泛应用和高速公路建设的迅速发展，使得它更加完善。到20世纪末起以及目前展出的21世纪汽车，该系统真可谓日趋完善，系统电路集成化水平提高，控制模块体积精巧，多路传输系统日渐成熟，自检系统更准确有效。 但是若使该系统步入普通家用轿车家族，还存在着一些问题，即虽然系统多用模块控制，但造价昂贵；限速太高，一般系统都必须在40kmh以上才起作用；检修虽方便，但需较高的技术水平。 随着汽车技术和现代公路交通的迅速发展，下一代的智能交通系统即将出现，其中汽车自动巡航控制系统将发展为自适应巡航控制系统，进一步采用集中微处理器控制，降低系统的成本。具体地说，它是将汽车自动巡航控制系统和车辆前向撞击报警系统(forward collision warning system，fcws)有机地结合起来，既有自动巡航功能，又有防止前向撞击功能，驾驶员可通过设置在仪表盘上的人机交互界面启动或清除ccs。启动cc