汽车巡航系统的原理与维修.docx

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汽车巡航系统的原理与维修

XxxxXXXXXX学院

毕业论文

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汽车巡航系统的原理与检修

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汽车巡航控制系统是一种可使汽车发动机工作在有利转速范围内，减轻驾驶员的驾驶操纵劳动强度，提高行驶舒适性的汽车自动行驶装置。

巡航控制系统又可称为巡航行驶装置、速度控制系统、自动驾驶系统等。

汽车巡航控制系统闭合开关之后，可按司机要求的速度，在不踩油门踏板的情况下自动地保持车速，使车辆以固定的速度行驶。

采用这种装置，使驾驶员在高速公路上长时间行车时，不必控制油门踏板，就可以保持汽车恒速行驶，减轻了驾驶员的疲劳，同时减少了不必要的车速变化，也节省了燃料。

四、巡航控制系统的发展动向………………………………..14

第一章汽车巡航控制系统概述

1.1概论

汽车巡航控制系统英文为CRUSIECONTROLSYSTEM--缩写为CCS。

根据其特点巡航控制系统一般又称为巡航行驶装置、速度控制（SpeedControl）系统、自动驾驶（AutoDrive）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。

汽车巡航控制系统具有定位功能、报警功能、指挥控制功能、语音提示功能、扩展功能等。

它与汽车导航系统的使用，不仅能使汽车自动导航、自动控制减轻驾驶员的疲劳强度，而且提高了车辆的行驶舒适性、节省燃油、减少排放污染物、保证车速稳定性、行驶安全性以及减小机件磨损与延长使用寿命。

现代汽车配置了巡航控制系统和导航系统，虽然提高了车辆的性能、增加了功能，但同时也给汽车的使用与维修带来一定的困难。

1.2系统的功能及优点

1．巡航控制系统的功能

（1）基本功能

①车速设定：

当按下车速调置开关后，就能存储该时间的行驶速度，并能保持这一速度行驶。

当汽车在路面质量好、无逆向车流及无分道行车、适宜长时间稳速行驶的高速公路上行驶时，驾驶员可以按下设定开关，设定一个稳定行驶车速时，则可以不再踏加速踏板和操纵变速杆，车辆便可以稳定车速行驶。

②消除功能：

当踩下制动踏板时，上述功能立即消失。

但是，上述调置速度继续存储。

当在某种情况下踏下制动踏板时，则已设定的车速设定功能便立即消除。

这时，驾驶员应按常规操作驾驶车辆，并直到再按另外的功能开关时为止。

注意，在车辆行驶速度高于40km／h时，其所设定的车速值仍然存储在系统中，并可随时通过开关对其调用。

③恢复功能：

当按恢复开关，则能恢复原来存储的车速。

当驾驶员处理完所发生的情况并可恢复稳定行驶时，则可按恢复开关，车辆即可按此前所设定的车速稳定行驶。

除了以上三种基本功能，如果需要可增加以下功能：

④滑行：

继续按下开关进行减速，以离开开关时的速度作巡航行驶。

滑行功能也称为减速功能。

当按下滑行开关时，则车辆便在原设定车速的基础上减速行驶，并且若一直按住此开关，则车辆便一直进行减速行驶；若释放此开关，则车辆便以释放开关瞬间的车速稳速行驶。

⑤加速：

继续按下开关进行加速，以不操纵开关时的车速进入巡航行驶。

当按下加速开关时，则车辆便在原设定车速的基础上进行加速行驶。

若按下此开关并保持住，则车辆继续加速；若释放此开关，则车辆便以开关瞬时的车速稳速继续行驶。

⑥速度微调升高：

在巡航速度行驶中，当操纵开关以ON-OFF（接通-断开）方式变换时，使车速稍稍上升。

当车辆的行驶速度低于已设定的车速（通常为40km／h的低速极限）时，车辆的巡航控制不仅不起作用，而且也把低于此速度的信息储存起来。

（2）故障保险功能

①低速自动消除功能：

当车速小于40km/h时，存储的车速消失，并不能再恢复此速度。

②制动踏板消除的功能：

在制动踏板上装有两种开关，一个用于对计算机的信号消除；另一个是直接使执行元件工作停止。

③各种消除开关：

除了利用制动踏板的消除功能外，还有驻车制动、离合器（M/T）、调速杆（A/T）等操作开关的消除功能。

2．巡航控制系统的优点：

综合其功能作用，巡航控制系统主要具有以下的优点：

（1）提高汽车行驶时的舒适性：

特别是在郊外或高速公路上行驶，这种优越性更为显著。

另外，当汽车以一定的速度行驶时，减少了驾驶员的负担，使其可以轻松地驾驶。

（2）节省燃料，具有一定的经济性和环保性：

在同样的行驶条件下，对一个有经验的驾驶员来说，可节省燃料15%。

这是因为在使用了这一速度稳定器以后，可使汽车的燃料供给与发动机功率之间处于最佳的配合状态，并减少了废气的排放。

（3）保持汽车车速的稳定：

汽车无论是在上坡、下坡、平路上行驶，或是在风速变化的情况下行驶，只要在发动机功率允许的范围内，汽车的行驶速度保持不变。

1.3巡航控制系统的发展动态

1．新控制理论的应用

车辆的行驶状况受到乘员、发动机输出等的变化影响。

驾驶者需要更平顺的驾驶感觉和更自然的速度控制，以传统的控制理论为基础，又引入了新的控制理论。

目前，模糊控制等新理论已不断地得到应用。

2．联动控制、复合控制

目前，巡航控制装置是独立式的，要求在控制中提高感觉敏感度、响应性和更高的精度。

为此，需要发动机控制用计算机、变速控制用计算机进行联动控制，使这些计算机形成一体化的复合控制。

3．小型化、智能化

计算机、执行元件更趋小型化、一体化，向智能型发展。

4．追踪行驶控制

现在巡航稳定行驶装置分别利用加速、减速、恢复车速、消除等开关自由控制车速，但是往往在道路交通混杂的情况下，当车辆接近时不便于进行减速、车辆拉开距离时加速。

为了解决这一问题，向前方车辆发射毫米波（3OGHz-300Hz），利用雷达测定与前方车辆之间的距离，隔开一定距离进行追踪行驶。

车载雷达不仅可以利用毫米波雷达，而且还可以利用激光。

第二章巡航控制系统的原理

随着汽车巡航控制系统在汽车上的广泛应用，作为现代的汽车维修技术人员应必须对其熟练的掌握，尤其要对巡航控制系统的基本组成及其工作原理要有深刻的理解。

2.1巡航控制系统的基本工作原理

巡航控制系统是一种利用电子控制技术保持汽车自动等速行驶的系统，如图2-1所示。

当汽车在高速公路上长时间行驶时，接通巡航控制主开关，设定希望的车速，巡航控制系统将根据汽车行驶阻力的变化，自动增大或减小节气门开度，使汽车按设定的车速等速行驶，驾驶员不必操纵加速踏板。

图2-1数字微型计算机巡航控制系统的控制过程图

驾驶员操纵巡航控制开关，将车速设定、减速、恢复、加速、取消等命令输入计算机。

当驾驶员通过巡航控制开关输入了设定命令时，计算机便记忆此时车速传感器输入计算机的车速，并按该车速对汽车进行等速行驶控制。

汽车在巡航行驶过程中，不断通过比较电路将实际车速与设定车速进行比较，计算出实际车速与设定车速的差值。

然后通过补偿电路输出对执行部件的命令，执行部件控制发动机节气门开大或关小，使实际车速接近设定车速。

2.2巡航控制系统的组成与原理

汽车巡航控制系统是一种汽车辅助驾驶系统,可以在40～200km/h的车速范围内,启动该系统,人为设定一个车速,巡航控制系统就会根据行驶阻力的变化，自动增减节气门开度，使车保持一定速度，驾驶员将不需再操控油门,只要把住方向盘就可以了，从而大大减轻了驾驶员的疲劳强度和节省了燃油，同时还能减少交通事故的发生，系统即可自动控制汽车恒速行驶。

巡航控制系统由巡航控制开关、传感器、巡航控制ECU、执行器等组成。

巡航控制开关和传感器将信号送至ECU，ECU根据信号计算出节气门的合理开度，并给执行器发出信号，调节节气门的开度，保持汽车按设定的车速等速行驶。

1．巡航控制开关

巡航控制开关一般采用手柄式开关，如图2-2所示，安装于转向盘下方，也有的采用按键式开关，装在转向盘上。

巡航控制开关包括主开关（MAIN）、设定/减速开关（SET/COAST）、恢复/加速开关（RES/ACC）和取消（CANCEL）开关。

（1）主开关

图2-2巡航控制开关及主开关

（2）控制开关：

手柄式巡航控制开关一般由设定/减速开关、恢复/加速开关和取消开关组成。

（3）退出巡航控制开关

2．传感器

（1）车速传感器

车速传感器的类型有电磁式、霍尔式、光电式、舌簧开关式等。

车速传感器信号可同时用于发动机控制、自动变速器控制和巡航控制等。

对于巡航控制系统而言，车速传感器信号的作用是巡航控制ECU用于巡航车速的设定及将实际车速与设定车速进行比较，以便实现等速控制。

（2）节气门位置传感器

节气门位置传感器信号可同时用于发动机控制、自动变速器控制和巡航控制等。

对于巡航控制系统而言，节气门位置传感器信号的作用是巡航控制ECU用于计算输出与节气门开度的关系，以确定输出量的大小。

（3）节气门控制摇臂传感器

节气门控制摇臂传感器可对巡航控制ECU提供节气门摇臂位置信号。

节气门摇臂位置传感器为电位计式，该信号的作用是巡航控制ECU根据节气门摇臂位置信号对节气门进行控制。

3．巡航控制ECU

巡航控制ECU接收来自巡航控制开关、车速传感器信号和其他的开关信号，按照存储的程序对巡航系统进行控制。

巡航控制ECU有以下控制功能：

（1）记忆设定车速功能；

（2）等速控制功能；

ECU将实际车速与设定车速进行比较，确定节气门是否应该开大或关小，并根据实际车速与设定车速的差值，计算出节气门开大或关小的量；然后对执行器进行控制，保证汽车按设定车速等速行驶。

（3）设定车速调整功能

当汽车以巡航控制模式行驶时，如果需要使设定车速提高或降低，则只要操作恢复/加速或设定/减速开关，就可以使设定车速改变，巡航控制ECU将记忆改变后的设定车速，并按新的设定车速进行巡航行驶。

（4）取消和恢复功能

当汽车以巡航控制模式行驶时，如果接通取消开关或接通任何一个其他的退出巡航控制开关，巡航控制ECU将控制执行器使巡航控制取消。

取消巡航控制以后，要想重新按巡航控制模式行驶，只要操作恢复/加速开关，巡航控制ECU即可恢复原来的巡航控制行驶。

（5）车速下限控制功能

车速下限是巡航控制所能设定的最低车速。

不同的车型稍有不同，一般为40km/h。

车速低于40km/h时，巡航车速不能被设定，巡航系统不能工作。

当巡航行驶时，如果车速降至40km/h以下，则巡航控制将自动取消，且巡航ECU存储器内存储的设定车速将被清除。

（6）车速上限控制功能

车速上限是巡航控制所能设定的最高车速，一般为200km/h。

（7）安全电磁离合器控制功能

当汽车以巡航控制模式行驶时，如果因为下坡汽车车速高于设定车速15km/h，则巡航控制ECU将切断巡航控制系统的安全电磁离合器使车速降低。

当车速降低至比设定车速高出不足10km/h时，安全电磁离合器再次接通，恢复巡航控制。

（8）自动取消功能

当汽车以巡航控制模式行驶时，若出现执行器驱动电流过大，伺服电动机始终朝节气门打开的方向旋转时，则巡航控制ECU存储器内存储的设定车速将被清除，巡航控制模式将被取消，主开关同时关闭。

（9）自动变速器控制功能

当具有自动变速器的汽车以巡航控制模式行驶时，如果上坡时变速器在超速挡，车速降至比设定车速低4km/h以上时，巡航控制ECU将超速挡取消信号送至自动变速器ECU，取消自动变速器超速挡。

（10）诊断功能

如果巡航控制系统发生故障，巡航控制ECU的自诊断系统能够诊断出故障，并使仪表板上的巡航指示灯闪烁，以便提醒驾驶员。

同时，巡航控制ECU将故障码存储在存储器内。

通过巡航控制指示灯的闪烁或使用故障诊断仪可以读取故障码。

4．执行器

巡航控制系统的执行器由ECU控制，根据ECU的控制信号控制节气门的开度，以保持车速恒定。

巡航控制系统执行器有真空驱动型和电动机驱动型两种。

真空驱动型执行器依靠真空力驱动节气门。

真空源有两种取得方式，一种是仅从发动机进气歧管取得；另一种是从发动机进气歧管和真空泵取得，如图2－3所示：

（a）从进气歧管取得真空源（b）从进气歧管和真空泵取得真空源

图2-3真空驱动型执行器的控制方法

2.3巡航控制系统的普及应用

汽车巡航控制系统发展至今已有30多年的历史，经历了机械控制、晶体管控制、模拟式微机控制和数字式微机控制4个阶段。

日本丰田公司从1965年起就开始在车上装用机械控制的巡航系统，之后德国VDO公司也研制出气动机械式巡航控制系统。

1968年德国奔驰公司开发了晶体管控制的巡航系统，并在莫克利汽车上装用。

目前，不少车辆特别是高级轿车已把巡航控制系统作为配属设备或选配设备。

例如日本的皇冠、凌志、佳美，美国的别克、凯迪拉克，德国的奔驰、宝马等车均装有巡航控制系统。

第三章巡航控制系统的使用与检修

3.1巡航控制系统的使用方法

现以电子巡航控制系统的使用为例说明巡航控制系统的使用方法。

一般巡航控制系统的操纵手柄有四挡开关的位置，手柄的端部有按钮，这个按钮是巡航控制系统的总开关（CRUISEON-OFF），按下按钮时，仪表板上的巡航控制系统的CRUISEON-OFF指示灯亮，表示巡航控制系统可转入运行状态；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）。

巡航控制系统的使用方法如下：

1．设定巡航速度

为确保行车安全，巡航控制系统的低速控制点一般为4Okm/h，也就是说车速低于40km/h巡航系统不工作。

设定巡航速度的方法是：

第一，开启巡航控制系统，按下CRUISEON-OFF按钮，踩下加速踏板，使车辆加速。

第二，当车速达到人为设定值时，将巡航控制系统手柄置于SET/COAST方位并释放，这就进入了自动行驶状态，驾驶员可将加速踏板松开，巡航控制系统会根据汽车行驶时阻力的变化，自动调节节气门的开度，使车速保持在设定的范围内。

若驾驶员想加速，如需超越前方的车辆时，只要踩下加速踏板即可。

超车完毕后再释放加速踏板，汽车便又恢复到已设定的巡航速度行驶。

2．取消设定巡航速度

需取消设定的巡航速度时，有几种方法可供选择：

第一，将巡航控制系统操纵手柄置于CANCEL方位并释放。

第二，踩下制动踏板使汽车减速。

第三，装备MT（手动变速器）的汽车，踩下离合器踏板即可；装备有AT（自动变速器）的汽车，将选挡杆置于空挡。

当汽车的行驶速度低于40km/h，则设定的巡航速度将自动取消；而如汽车减速后车速比设定的巡航车速低时，巡航控制系统也将自动停止工作。

此外，汽车行驶时设定的巡航速度如不是由上述原因而自动取消，或仪表板上的巡航控制CRUISEON-OFF开关指示灯出现闪烁现象，则表明系统出现故障。

3．设定装备AT（自动变速器）的汽车加速

将巡航控制系统操纵手柄置于RES/ACC方位并保持手柄不动，此时车速将逐渐加快，当车速达到要重新设定的巡航速度时释放手柄。

这种加速的方法与前面所述设定巡航速度的操作方法相比，所用的时间较长。

4．设定装备AT（自动变速器）的汽车减速

将巡航控制系统的操纵手柄置于SET/COAST的方位并保持手柄不动，此时车速将逐渐减慢，当车速降至所要求的设定速度时释放操纵手柄。

这种减速方法与踩制动踏板减速相比，减速度要小。

5．恢复到原来设定的巡航速度

将巡航控制系统操纵手柄置于RES/ACC方位，汽车可恢复到原设定的速度做巡航行驶。

除非车速已降至40km/h以下或低于设定速度的差值在16km/h以上时，巡航控制系统自动停止工作。

3.2巡航控制系统使用注意事项

巡航控制系统在使用中还应注意以下几个问题：

（1）为了让汽车获得最佳控制，遇交通拥堵的场合，或在雨、冰、雪等湿滑路面上行驶及遇上大风天气时，不要使用巡航控制系统。

（2）为了避免巡航控制系统误工作，在不使用巡航控制系统时，务必使巡航控制系统的控制开关（CRUISEON一OFF）处于关闭状态。

（3）汽车行驶在陡坡上若使用巡航控制系统时，则会引起发动机转速变化过大，所以此时最好不要使用巡航控制系统。

下坡驾驶中，须避免将车辆加速。

如果车辆的实际行驶速度较设定的正常行车速度高出太多，则可省略巡航控制装置，然后将变速器换成低挡，利用发动机制动使车速得到控制。

（4）汽车巡航行驶时，对装备MT（手动变速器）的汽车切记不能在未踩下离合器踏板的前提下就将变速杆移置空挡，从而造成发动机转速骤然升高。

（5）使用巡航控制系统要注意观察仪表板上的指示灯“CRUISE”是否闪烁发亮，若闪烁就是表明巡航控制系统是在故障状态。

发现故障状态时，应停止使用巡航控制系统，待排除故障后再使用巡航控制。

3.3巡航控制系统的故障诊断与检修

1.部件的检查

当巡航控制系统发生故障时，首先应进行直观检查。

检查巡航控制系统的线束及插接器是否完好，部件是否丢失或损坏等。

直观检查后一般应进行故障自诊断，其内容包括巡航控制系统状态指示的检查、读取故障码、输入信号检查、取消信号检查等。

在进行故障自诊断时，如果读取到故障码，应进行故障码诊断，以进一步确定故障部位；如果没有读取到故障码，可按照故障征兆进行故障诊断。

2.诊断电路的检查

（1）检查电压

接通点火开关，测量位于仪表板左侧下方的诊断座的Tc与E1端子之间的电压，应为蓄电池电压。

否则，进行下一步骤。

（2）检查线束

检查巡航控制ECU与诊断座之间及诊断座与搭铁之间的线束，如果线束有故障，进行修理。

故障诊断案例：

故障现象：

2003款北京帕杰罗速跑（PAJER0SPORT）3.0L汽车，自动定速巡航失效。

故障诊断与排除：

该车巡航系统与其他车型定速巡航系统大致相同，在结构上，该系统将真空执行器与节气门融合一体，取消中间连线和拉线，其中控制开关不仅能操作自动定速巡航，同时对于定速巡航中的故障，可以人工读取故障码，这一点是与其他车型不同之处。

根据上述故障现象，先读取故障码，具体渎码方法如下（不用MUT－Ⅱ）：

（1）在接通设定开关SET的情况下，将点火开关打到ON位。

（2）在Is内接通恢复开关（RESUME）。

（3）再次接通设定开关SET，踩制动踏板5s或更长时间，通过CRUISE灯闪亮读取故障码。

读得故障码12，其含义是车速传感器信号异常。

于是仔细检查车速传感器及其线路，发现其插线脱落。

将插线插好后，试车，自动定速巡航系统功能恢复，故障排除。

随着技术的普及和技能人才需要增大，必然要使自己紧随世界的发展，努力学习汽车巡航控制原理、工作过程和巡航系统故障排查、故障诊断等。

以便通过学习能够迅速领悟并掌握汽车巡航控制系统的工作原理和工作过程，以及提高自己对巡航系统的故障排查能力，做一个优秀的汽车技能人员。

四、巡航控制系统的发展动向

1．新控制理论的应用

　车辆的行驶状况受到乘员、发动机输出的变化等影响。

驾驶者需要更平顺的驾驶感觉和更自然的速度控制，以传统的控制理论为基础，又引入了新的控制理论。

目前，模糊控制等新理论已不断地得到应用。

2．联动控制、复合控制

　目前，巡航控制装置是独立式的，要求在控制中提高感觉敏感度、响应性和更高的精度。

为此，需要发动机控制用计算机、变速控制用计算机进行联动控制，使这些计算机形成一体化的复合控制。

3．小型化、智能化

计算机、执行元件更趋小型化、一体化，向智能型发展。

4．追踪行驶控制

　现在巡航稳定行驶装置分别利用加速、减速、恢复车速、消除等开关自由控制车速，但是往往在道路交通混杂的情况下，当车辆接近时不便于进行减速、车辆拉开距离时加速。

为了解决这一问题，向前方车辆发射毫米波（3OGHz-300Hz），利用雷达测定与前方车辆之间的距离，隔开一定距离进行追踪行驶。

车载雷达不仅可以利用毫米波雷达，而且还可以利用激光。

参考文献

杨占鹏.怎样维修巡航、电控悬架、电控动力转向系统.机械工业出版社，2004.

致谢

本论文在选题及研究过程中得到老师的悉心指导。

老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。

老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却终生受益。

对老师的感激之情是无法用言语表达的。

感谢老师、老师、老师等对我的教育培养。

他们细心指导我的学习与研究，在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。

感谢我的同学们三年来对我学习上的帮助以及生活上的关心。