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文档简介

主讲:舒华教授汽车电控技术

AutomobileElectronicControlTechnology中国人民解放军军事交通学院第1讲巡航控制原理及其结构组成主讲:舒华教授

第2章汽车巡航控制技术

AutomobileCruiseControlTechnology

2.5.2汽车巡航的控制原理2.5汽车巡航控制技术2.5.3巡航控制系统的结构原理2.5.4巡航控制系统的控制过程2.5.1巡航控制系统的组成一、教学内容1.汽车巡航控制系统的组成与控制原理;2.汽车巡航控制系统的控制部件的结构原理;3.汽车巡航控制系统的控制过程。二、教学要求1.掌握汽车巡航控制系统功用、组成与控制部件的结构原理;2.理解汽车巡航的控制原理与控制方式;3.了解汽车巡航控制系统优点。2.5汽车巡航控制技术—教学任务2.5.1汽车巡航控制系统的功用1.定义:巡航

原义是指飞机从某一航站飞行至另一航站的巡逻航行。汽车巡航控制系统CCS:CruiseControlSystem——恒速控制系统。2.发展:1968年,德国奔驰公司莫克利汽车首用,分立电子元件组成巡航控制系统;1981年,开始采用数字计算机控制的巡航系统;目前,国产中高档轿车已普遍采用数字计算机控制的电子控制巡航系统。3.汽车巡航控制系统的功用

根据汽车行驶阻力的变化,自动调节发动机节气门(或油门)开度的大小,使汽车保持恒速行驶。巡航功用2.5.2汽车巡航控制系统的组成1.定义:2.发展:3.汽车巡航控制系统的功用4.汽车巡航控制系统的组成车速传感器:车速,ECT、ECC共用节气门位置传感器TPS:汽油机负荷

或加速踏板位置传感器:柴油机负荷控制开关:巡航控制方式与控制条件巡航控制电控单元(CCSECU):控制核心巡航执行机构:电动式、气动式+巡航指示灯部件位置2.5.3汽车巡航控制原理1.汽车巡航控制原理——典型的闭环控制系统设定车速/实际车速→比较器A→比例Kp/积分KI运算、放大→Kp、

KI节气门控制信号→执行机构调节节气门开度

实际车速=设定车速闭环控制2.5.3汽车巡航控制原理

比例–积分算法(PI)当汽车在平坦路面上以设定巡航车速vo行驶时,设节气门开度为θo,如CCSECU指令使节气门开度不变,则车以巡航车速vo行驶。——当汽车遇到坡道上坡行驶或遇到刮风逆风行驶时,坡道阻力或风阻增加将使车速降低至vd,汽车将不能以设定的巡航车速vo行驶。因此,CCSECU必须向执行机构发出指令使节气门开度增大(节气门旋转角度增大﹢Δθ),才能使车速接近于设定的巡航车速vo(实际车速比巡航车速vo低-Δv)行驶;——同理,当汽车下坡或顺风行驶时,节气门旋转角度将减小Δθ,实际车速将比巡航车速vo高﹢Δv。控制方式2.5.3汽车巡航控制原理可见,要使汽车巡航车速vo不受行驶阻力变化的影响,CCSECU内部积分运算放大电路KI控制的控制线应尽可能使车速变化范围减小,即控制线的斜率应尽可能小。——节气门控制信号由Kp和KI信号叠加而成。——由于PI控制方式设置了控制线,当汽车行驶在上坡、下坡道路以及风阻等因素导致行驶阻力变化时,巡航控制系统只要将节气门开度调整±Δθ转角,就可将车速变化幅度限制在±Δv值的微小范围内。2.5.4汽车巡航控制系统的优点(1)减轻驾驶人的劳动强度,提高行驶安全性。——当车速达到一定值(超过40km/h)后,只要设定一个车速,CCSECU就能自动控制发动机节气门开度,使汽车保持在设定的速度恒速行驶,使驾驶人的劳动强度大大减轻——特别适合高速公路或高等级公路长时间行驶(2)行驶速度稳定,提高乘坐舒适性。——在巡航行驶过程中,无论上坡或下坡,还是在平坦路面,或风速变化,只要是在发动机功率允许范围之内,车速都将不变,使乘坐舒适性大大提高。(3)节省燃料消耗,提高燃油经济性和排放性能。——实践证明:在相同行驶条件下,利用巡航行驶可以节省15%左右的燃料。因为CCS与发动机燃油喷射系统EFI和自动变速系统ECT是相互配合工作,巡航车速被控制在经济车速范围内。同时有害气体的排放量也大大降低。2.5.5巡航控制系统的结构原理结构组成:传感器:车速传感器、节气门位置传感器——EFI和ECT共用控制开关:巡航开关、制动灯开关、驻车制动开关、空挡起动开关电控单元:CCSECU执行机构:电动式、气动式巡航执行机构1.控制开关(5种)巡航开关:制动灯开关:与EFI和ECT共用——解除巡航控制信号之一;驻车制动开关:与EFI和ECT共用——解除巡航控制信号之一;空挡起动开关:自动变速器采用——解除巡航控制信号之一;离合器开关:手动变速器采用——解除巡航控制信号之一。控制开关(1)巡航开关的结构组成1.控制开关(5种)巡航开关制动灯开关驻车制动开关空挡起动开关离合器开关(1)巡航开关的结构——四个功能开关主开关(MAIN):设在开关操纵手柄的端部,巡航控制系统的总开关;设定/巡航(SET/COAST):即巡航速度设定开关;恢复/加速(RES/ACC):即恢复(RESUME)巡航速度开关;取消(CANCEL):即取消巡航的操纵开关。(2)巡航开关的功用1.控制开关(5种)巡航开关制动灯开关驻车制动开关空挡起动开关离合器开关(1)巡航开关的结构(2)巡航开关的功用将恒速、加速或减速、恢复巡航车速以及取消巡航行驶等指令信号输入CCSECU,以便CCSECU确定是否进行恒速控制。(3)巡航开关的工作原理1.控制开关(1)巡航开关的结构(2)巡航开关的功用(3)巡航开关的工作原理①主开关(MAIN):主开关MAIN接通时,端子CMS经主开搭铁,CCSECU得到一个低电平信号。

组合仪表盘上的巡航指示灯将发亮指示,此时巡航控制系统处于待命状态,可以进行恒速控制。如果巡航指示灯不亮——巡航控制系统有故障。(3)巡航开关的工作原理1.控制开关(1)巡航开关的结构(2)巡航开关的功用(3)巡航开关的原理

②设定/巡航(SET/COAST):巡航速度设定开关。——手柄向下拨动并保持位置不变,汽车就会不断加速。汽车以松开操纵手柄时的车速保持恒速行驶——车速应在40km/h以上③恢复/加速(RES/ACC):恢复(RESUME)巡航速度开关。——向上拨动操纵手柄时,巡航速度“恢复/加速”开关即可接通。——低于40km/h,则巡航车速不能恢复。(3)巡航开关的工作原理1.控制开关(1)巡航开关的结构(2)巡航开关的功用(3)巡航开关的原理

②设定/巡航(SET/COAST):巡航速度设定开关——手柄向下——车速应在40km/h以上③恢复/加速(RES/ACC):恢复巡航速度开关——手柄向上拨动——低于40km/h,则巡航车速不能恢复。④取消(CANCEL):取消巡航的操纵开关——手柄向内工作原理:所有开关都是接通搭铁回路

阻值不同

电压不同课程小结(1)这次课主要介绍了:1.汽车巡航控制系统的功用与组成以及巡航开关的结构原理2.汽车巡航的控制原理(PI控制方式:ProportionandIntegralCalculus)3.汽车巡航控制系统的优点(提高安全性、舒适性、经济性和排放性)这一讲以EFI、ECT为基础,传感器和控制开关多与其共用,希望同学们认真复习、融会贯通。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材,并在网上完成课后作业。同学们,下次课再会!第2讲巡航控制系统的结构原理主讲:舒华教授

第2章汽车巡航控制技术

AutomobileCruiseControlTechnology

一、教学内容1.汽车巡航解除控制开关;2.汽车巡航电控单元CCSECU;3.汽车巡航控制执行机构的结构原理。二、教学要求1.掌握巡航控制执行机构的结构原理;2.理解汽车巡航解除控制开关的作用原理;3.了解汽车巡航电控单元CCSECU的电路组成。2.5.2巡航控制部件结构—教学任务巡航系统控制开关的结构原理巡航解除控制开关(2)制动灯开关——双闸开关常开触点:CCSECU与制动灯之间常闭触点:CCSECU与巡航执行机构之间当驾驶人踩下制动踏板时:——常开触点闭合,接通制动灯电路,同时向CCSECU输入制动信号,CCSECU立即关闭巡航控制程序并控制巡航指示灯发亮,指示巡航控制状态解除。——常闭触点断开,切断巡航执行机构电路,使巡航执行机构动力传递路线切断。控制电路2.5.2巡航控制系统的结构原理(1)巡航开关(2)制动灯开关——双闸开关(3)驻车制动开关当拉紧驻车制动器时,驻车制动开关触点闭合,在接通制动警告灯电路的同时,还向CCSECU输送一个表示驻车制动器处于制动状态的信号(一般为低电平信号),CCSECU将解除巡航行驶状态。2.5.2巡航控制系统的结构原理(1)巡航开关(2)制动灯开关——双闸开关(3)驻车制动开关(4)空挡起动开关——自动变速汽车——在汽车巡航行驶过程中接通空挡(N)时,说明驾驶人要减速停车。空挡起动开关将向CCSECU输入一个高电平信号,以便解除巡航行驶状态。2.5.2巡航控制系统的结构原理(1)巡航开关(2)制动灯开关——双闸开关(3)驻车制动开关(4)空挡起动开关——自动变速汽车(5)离合器开关——手动变速汽车——当汽车巡航行驶时,如果踩踏离合器踏板(变换挡位),离合器开关触点闭合,CCSECU收到一个高电平信号,立即解除巡航,便于变换变速器挡位。2.5.2巡航控制系统的结构原理1.控制开关2.巡航电控单元:原理:CCSECU根据驾驶人操作巡航开关输入的设定车速信号、车速传感器输入的实际车速信号、各种开关输入信号及发动机与自动变速ECU输入信号,按照ROM中编制的程序进行计算处理之后,向执行机构驱动电路发出指令,驱动执行器(步进电动机或直流电动机、电磁阀等)动作,执行器通过节气门联动机构和节气门拉索等改变节气门开度

实际车速=巡航车速CCSECU2.5.2巡航控制系统的结构原理1.控制开关2.巡航电控单元:CCSECU3.巡航执行机构类型:电动式:电动机气动式:真空阀电动式巡航执行机构的结构组成驱动电动机:动力源,永磁式直流电动机,或步进式直流电动机电磁离合器:实际车速超过巡航车速15km/h,离合器分离保证安全减

构:传动机构电

计:滑片电阻器,检测控制臂转动的角度或拉索的位移量。2.5.2巡航控制系统的结构原理1.控制开关2.巡航电控单元:CCSECU3.巡航执行机构类型:电动式:电动机气动式:真空阀电动式巡航执行机构的工作原理驱动电动机

减速机构→电磁离合器→控制臂→节气门摇臂节气门轴电

计:滑片电阻器,检测控制臂转动的角度或拉索的位移量。2.5.2巡航控制系统的结构原理1.控制开关2.巡航电控单元:CCSECU3.巡航执行机构2)气动式巡航执行机构气动式巡航执行机构的结构组成三只电磁阀:——真空电磁阀:常闭电磁阀,阀门用橡皮管与发动机进气歧管连接;——通风电磁阀:常开电磁阀,其阀门与大气相通;——安全电磁阀:常开电磁阀,其阀门与大气相通。膜片:左腔室与大气相通,右腔室与三只电磁阀阀门相通。复位弹簧:膜片复位。2.5.2巡航控制系统的结构原理1.控制开关2.巡航电控单元:CCSECU3.巡航执行机构2)气动式巡航执行机构气动式巡航执行机构的工作原理(1)升高车速。MAIN接通时,三只线圈经制动灯开关常闭触点接通电源。——安全电磁阀阀门吸闭,使巡航控制系统处于待命状态;——CCSECU使通风电磁阀阀门吸闭,切断右腔室与大气的通路;——CCSECU使真空电磁阀阀门吸开,使右腔室与进气歧管之间的气路接通

膜片在进气歧管真空吸力作用下,通过控制臂和拉索带动节气门摇臂转动而使节气门开度增大,汽车将加速行驶。2.5.2巡航控制系统的结构原理1.控制开关2.巡航电控单元:CCSECU3.巡航执行机构2)气动式巡航执行机构气动式巡航执行机构的工作原理(2)保持车速。CCSECU根据车速信号判定实际行驶速度=设定巡航车速。——CCSECU接通通风电磁阀线圈电流和切断真空电磁阀线圈电流,使通风电磁阀和真空电磁阀阀门关闭。

此时三只电磁阀阀门均关闭,膜片右腔室的真空度保持不变,

车速保持在设定车速并恒速行驶。2.5.2巡航控制系统的结构原理1.控制开关2.巡航电控单元:CCSECU3.巡航执行机构2)气动式巡航执行机构气动式巡航执行机构的工作原理(3)降低车速。CCSECU根据车速信号判定实际行驶速度>设定巡航车速。——CCSECU切断通风阀电流(阀门常开)和接通真空阀电流(阀门打开)。通风阀门打开时,部分大气进入右腔室,膜片在弹簧张力作用下向左拱曲复位,

使节气门摇臂放松、开度减小,车速降低。

真空电磁阀门打开时,歧管吸力继续作用,膜片向左拱曲的位移量取决于弹簧张力与真空吸力的平衡位置。2.5.2巡航控制系统的结构原理1.控制开关2.巡航电控单元:CCSECU3.巡航执行机构2)气动式巡航执行机构气动式巡航执行机构的工作原理【特别提示】在恒速控制过程中,安全电磁阀阀门始终处于“关闭”状态。

当升高车速时,通风电磁阀门“关闭”、真空电磁阀阀门处于“打开”状态;

当保持车速时,通风电磁阀门和真空电磁阀门均处于“关闭”状态;

当降低车速时,通风电磁阀阀门和真空电磁阀阀门均处于“打开”状态。2.5.2巡航控制系统的结构原理1.控制开关3.巡航执行机构2)气动式巡航执行机构气动式巡航执行机构的工作原理【4】气动式原理小结:当踩下制动踏板时,制动灯开关的常开触点闭合、常闭触点断开。

常开触点闭合将接通制动灯电路,使制动灯发亮;

常闭触点断开将三只电磁阀线圈的电源切断,电磁吸力消失,三个阀门复位至初始状态,右腔室无真空吸力作用,节气门拉索处于放松位置。

当安全电磁阀线圈电源切断时,其阀门打开并引入大气,从而加速膜片左移复位,防止制动时车速来不及降低而发生危险。课程小结(2)这次课主要介绍了:1.汽车巡航解除控制开关2.汽车巡航电控单元CCSECU3.汽车巡航控制执行机构的结构原理这一讲是巡航控制系统CCS的主要内容,重点是结构原理,希望同学们认真复习、融会贯通,为使用维修打好基础。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材,并在网上完成课后作业。同学们,下次课再会!第3讲汽车巡航系统的控制过程主讲:舒华教授

第2章汽车巡航控制技术

AutomobileCruiseControlTechnology

一、教学内容1.汽车巡航控制流程2.汽车巡航控制过程(控制系统电路实例)3.解除巡航状态的条件二、教学要求1.掌握解除巡航状态的条件2.理解巡航控制流程的含义3.了解巡航控制电路的走向2.5.3巡航控制部件结构—教学任务2.5.3巡航控制系统的控制过程1.汽车巡航控制流程巡航控制主程序:MAIN车速处理子程序:巡航开关:MAIN巡航开关2.5.3丰田汽车巡航控制过程1.巡航电源电路(1)主电源电路当点火开关接通ON时,巡航控制电源接通。蓄电池正极→易熔线ALT、AM1→点火开关ON挡→熔断器ECU-IG→CCSECU端子14(B)→CCSECU内部电路→端子13(GND)搭铁→蓄电池负极。(2)备用电源电路备用电源电路不受任何开关控制,保存随机存储器RAM中的故障码和临时存储数据。2.5.3丰田汽车巡航控制过程2.巡航控制过程接通巡航“MAIN(主开关)”时仪表盘上的“巡航指示灯”发亮3~5s后自动熄灭,巡航控制系统处于待命状态;仅当车速达到或超过40km/h时,巡航控制系统才能投入工作。

(1)巡航“MAIN(主开关)”电路:——蓄电池正极→点火开关ON挡→熔断器ECU-IG→CCSECU电源端子14(B)→内部电路→端子4(CMS)→巡航开关端子3→MAIN触点→巡航开关端子4→搭铁→电池负极。2.5.3丰田汽车巡航控制过程(2)巡航指示灯电路:——蓄电池正极→点火开关ON挡→熔断器GAUGE→巡航指示灯→CCSECU端子5(P1)→CCSECU内部电路→端子13(GND)搭铁→蓄电池负极。(3)“SET/COAST”(设置/巡航)开关电路:——蓄电池正极→点火开关ON挡→熔断器ECU-IG→CCSECU端子14(B)→CCSECU内部电路→端子18(CCS)→SET/COAST(设置/巡航)开关→搭铁→蓄电池负极。2.5.3丰田汽车巡航控制过程2.巡航控制过程——在车速达到或超过40km/h的情况下,当“SET/COAST”(设置/巡航)开关接通时,电磁离合器线圈电路接通,执行机构投入工作,汽车将不断加速。(4)电磁离合器线圈电路:—蓄电池正极→点火开关ON挡→CCSECU电源端子14(B)→ECU内部电路→端子10(L)→制动灯开关常闭触点→电磁离合器线圈→搭铁→蓄电池负极。2.5.3丰田汽车巡航控制过程

离合器接合接通电动机动力传递路线。(5)驱动电动机电路:—蓄电池正极→点火开关ON挡→CCSECU电源端子14(B)→CCSECU内部电路→端子11(MC)→电动机→端子12(MO)→CCSECU内部电路→端子13(GND)搭铁→→蓄电池负极。2.5.3巡航控制系统控制过程2.巡航控制过程电动式巡航执行机构动力传递路径:驱动电动机

减速机构→电磁离合器→控制臂→节气门摇臂节气门轴当实际车速=巡航车速时

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