第三节 巡航控制系统的控制过程

虽然各型汽车巡航控制系统的结构组成与控制电路各有不同，但是其控制过程大同小异。下面以图2-17所示丰田皇冠3.0型轿车电动式巡航控制系统控制电路为例说明巡航控制系统的控制过程。

图2-17 丰田皇冠3.0型轿车巡航控制系统控制电路

一、丰田皇冠轿车巡航控制系统的组成

丰田皇冠3.0型轿车电动式巡航控制系统的控制部件主要有传感器（节气门位置传感器、No.1车速传感器）、控制开关（巡航开关、驻车制动开关、双闸制动灯开关、自动变速系统的空档起动开关或手动变速器的离合器开关等）、巡航电控单元（CCS ECU）、执行机构（电磁离合器、驱动电动机与电位器等）。CCS ECU线束插座上各接线端子的编号、代号以及连接部件的名称见表2-1。

表2-1 丰田皇冠3.0型轿车CCS ECU接线端子编号、代号与连接部件名称

二、丰田汽车巡航控制系统的基本工作原理

1.电控单元的基本功能

图2-17中的巡航控制原理图中间方框，表示的是巡航电控单元。电控单元通常装在一个金属薄板制成的封闭壳体内，由电控单元内部的电路设计决定，它可以实现如下功能：

1）当驾驶人开启巡航控制系统，进入巡航状态并设定巡航车速后，电控单元通过车速传感器自动记忆设定巡航车速。当重新设定巡航车速时，电控单元将原设定的车速擦除并记住新的设定车速。

2）在巡航控制状态，电控单元不断地将汽车行驶各个时刻的车速进行监测，并和它记忆中的人为设定车速进行比较运算，从而作为调节控制的基础。

3）电控单元的输出接口中，有能输出大小可调节的、方向可改变的直流电压接口，以便对驱动电动机实现转速和正反转控制。驱动电动机通过机械联动装置，控制发动机节气门的开度大小。

4）当实际车速低于设定的车速时，电控单元使驱动电动机向节气门开度增大的方向转动，使车速提高；当实际车速高于设定的车速时，电控单元使驱动电动机向节气门开度减小的方向转动，使车速降低；当实际车速低于或高于设定的车速时，电控单元不仅使驱动电动机转动改变节气门开度，还可根据车速的减速度或加速度值的大小，使驱动电动机的转速改变，进而使节气门开度能实现较迅速或较缓慢地变化。

5）电控单元能对节气门的（开度大小）位置进行监测，通过节气门位置传感器反映出节气门位置的电信号被输入电控单元后，电控单元可以实现内部的双重闭环控制，以提高控制的精度和可靠性。另外，位置传感器还可以提供节气门的极限位置信号，以提供控制起止点数据，从而避免了控制的失控。巡航控制状态下能够使节气门开度变化的控制臂上，装有一个控制臂位置传感器（随动电位器），同样可以起到类似节气门传感器的作用。

6）电控单元能够在人为干预时，例如踩制动踏板、拉驻车制动器操纵杆、变速杆挂空档和踏离合器踏板等情况下，迅速中断（通过电磁离合器断电、切断与节气门机械装置的联动，中止巡航控制的工作方式）巡航控制状态。这种控制方式对保证车辆行驶的安全非常重要。

7）电控单元有故障自检功能，并设有检测插口（又称检测插接器），以备检修（自诊断读取故障码）用。

8）电控单元与发动机燃油喷射控制单元、仪表板（发动机的转速信号和巡航工作指示灯）等均有数据相互传输。

9）电控单元的工作电源取自汽车蓄电池和发电机，主要为改善供电质量，电控单元内设有稳压和保护电路。

2.巡航控制开关

巡航控制开关由四个部分组成，通过巡航控制系统的操纵手柄控制，手柄的端部有按钮，这个按钮是巡航控制系统的总开关（CRUISE ON-OFF）。按下按钮时，仪表板上的巡航控制系统的“CRUISE ON-OFF”指示灯亮，表示巡航控制系统进入运行状态；如再按一下，则按钮弹起、指示灯灭，表示巡航控制系统处于关闭状态。操纵手柄朝下扳动是巡航速度的设定开关（SET/COAST）；向上推则是巡航速度取消开关（CANCEL）；朝转向盘方向扳起是恢复/加速开关（RES/ACC）。

3.驱动电动机

驱动电动机是巡航控制系统的执行器。驱动电动机按照巡航系统的电控单元发出的调制电压运转，进而改变发动机节气门的开度、实现保持车速不变的调节过程。驱动电动机采用永磁直流电动机结构，可通过改变电动机电源的极性改变其转动方向。

电控单元还可实现对电动机的转速控制，电控单元提供的电动机电源是占空比可调的矩形波，电动机的转速随占空比的改变而改变。

驱动电动机与发动机的节气门之间还有减速装置、电磁离合器（也称安全电磁离合器）、控制臂（也称为控制摇臂）和其他机械联动机构。与控制臂联动的位置电位器，将控制臂的位置转换成电信号，并送入电控单元，以提高巡航控制可靠性和准确性。

4.电磁离合器

电磁离合器是巡航控制系统执行器的重要组成部分。在巡航控制状态下行驶时，控制单元为电磁离合器通电，将驱动电动机与节气门控制臂结合在一起，实现电控单元对节气门的控制；在需要立即中断巡航控制状态时，例如踩下制动踏板、拉紧驻车制动器操作杆时，与电磁离合器线圈串接制动灯开关、驻车制动联动开关等断开；随着开关的断开，电磁离合器线圈立即断电，汽车立即退出巡航行驶状态，确保了行车安全。

5.巡航控制状态的解除条件

在汽车以设定的巡航速度行驶过程中，当遇到下列情况之一时，巡航系统控制单元（CCS ECU）将发出控制指令使巡航执行机构停止工作，立即解除巡航控制状态。

（1）巡航开关的“CANCEL”（取消）开关接通时 该开关接通时，将从CCS ECU端子“18（CCS）”输入一个表示解除巡航行驶的信号。CCS ECU接收到该信号时，将立即解除巡航控制状态，同时驱动仪表盘上的巡航指示灯发亮指示。

（2）制动灯开关接通时 当驾驶人踩下制动踏板时，双闸制动灯开关的常开触点闭合、常闭触点断开。常开触点闭合时，一方面使制动灯电路接通发亮报警，另一方面从端子“16（STP-）”向CCS ECU输入一个高电平信号，CCS ECU接收到该信号时，将立即驱动巡航指示灯发亮指示。与此同时，常闭触点断开将电磁离合器线圈电路切断，离合器分离，驱动电动机动力传递路线切断，巡航控制状态被解除。

（3）驻车制动开关接通时 当驻车制动（手制动）器操纵杆被拉紧时，驻车制动开关接通，一方面使制动警告灯电路接通发亮指示，另一方面从端子“3（PKB）”向CCS ECU输入一个低电平信号，CCS ECU接收到该信号时，将立即解除巡航控制状态并驱动巡航指示灯发亮指示。

（4）空档起动开关或离合器开关接通时 在装备自动变速器的汽车上，当变速杆置于N位时，空档起动开关接通并从端子“2（N&C）”向CCS ECU输入一个高电平信号，CCS ECU接收到该信号时，将立即解除巡航控制状态并驱动巡航指示灯发亮指示。在装备手动变速器的汽车上，当踩下离合器踏板时，离合器开关触点闭合，并从端子“2（N&C）”向CCS ECU输入一个高电平信号，CCS ECU接收到该信号时，将立即解除巡航控制状态并驱动巡航指示灯发亮指示。