汽车巡航控制系统与控制分析

摘 要：汽车巡航控制系统（CCS）可使汽车工作在发动机有利转速范围内，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。

关键词：巡航控制系统（CCS）；操纵；舒适性

1 汽车电子巡航控制系统

汽车电子巡航控制系统，简称CCS，即“Cruise Control System”，它是汽车的新装置之一，它可以使汽车工作在发动机最有利的转速范围内，使汽车的行驶速度稳定在自己设定的速度内，从而不仅提高了发动机的使用效率，而且还可以减轻驾驶员的驾驶操作劳动强度，提高行驶的舒适性。

汽车巡航控制系统（CCS）可使汽车工作在发动机有利转速范围内，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。在大陆型的国家，驾驶汽车长途行驶的机会较多，而且在高速公路上行驶时变换车速的频率及范围都较少，故能以稳定的车速行驶。但若长途驾驶而右脚不得不踩油门踏板时，久之脚就容易感到疲劳。而汽车巡航控制系统（CCS）的作用是：按司机所要求的速度闭合开关之后，不用踩油门踏板就可以自动地保持车速，使车辆以固定的速度行驶。如果采用了这种装置，当长时间在公路上行车时，司机就不用再去控制油门踏板，从而减轻了长途驾驶的疲劳。同时减少了不必要的车速变化，使车速稳定，可以节省燃料，减轻了疲劳。

巡航控制系统分为三大类，一是电子式定速巡航控制系统，二是电子智能式多功能定速巡航控制系统，三是机械拉索式定速巡航控制系统。

2 巡航控制系统的功能

2.1 基本功能

2.1.1 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。

2.1.2 消除功能：当踩下制动踏板，上述功能立即消失。但是，上述调置速度继续存储。

2.1.3 恢复功能：当按恢复开关，则能恢复原来存储的车速。

除了以上三种基本功能，如需要可增加以下功能。

2.1.4 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。

2.1.5 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。

2.1.6 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。

2.2 故障保险功能

2.2.1 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。

2.2.2 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。

2.2.3 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。

3 巡航控制系统的优点

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

4 巡航控制系统的基本组成及工作原理

4.1 巡航控制系统的基本组成：一般由车速传感器、伺服器、电子控制装置、车速控制开关、真空控制或油门执行器等组成。电子控制装置能够根据行驶阻力的变化，自动调节发动机油门的开度，使汽车行驶时的速度保持恒定。这样不仅减少了不必要的车速变化、节约燃料，还可以减轻驾驶员的行车疲劳，从而提高行车的安全性。

4.2 巡航控制系统的工作原理：如电子巡航控制系统框图所示，控制器根据设定的速度信号和实际行车间的误差后，产生一个送至油门执行器油门控制信号，从而使油门执行器根据油门控制信号来调节发动机油门的开度，以修正电子式控制装置所检测到的误差，从而使车速保持恒定。

5 电子巡航控制系统控制分析

5.1 汽车电子巡航控制系统的构造与零部件布置示意图。主要由指令开关、车速传感器、电子控制器和油门执行器四部分组成。各种开关和计算机被配置在驾驶室内；执行元件、真空泵则配置在发动机室内，执行元件的控制线缆与加速踏板相连接。

5.2 电子智能式多功能定速巡航控制系：电子智能式多功能定速巡航控制系统（电控真空控制式巡航控制系统）一般由控制开关、真空系统和控制电路等组成。整个系统的控制目标是节气门。一旦巡航控制系统开启，节气门就被“锁定”，汽车在一定的速度上行驶。当车速降低时（如车在爬坡时），巡航控制系统控制节气门的开度增大；反之，当车速增高时，节气门开度会相应减小，使汽车始终按设定的速度等速行驶。（1）当车速增加到40km/h后：随车速增加而转角增大的胶鼓顺时针旋转（在胶鼓上的凸舌也顺时针旋转），使下限速度开关闭合，为接通真空阀上的线圈做准备。（2）将控制开关推至接合位置时：当车速大于40km/h时，如果控制开关没有接合，真空阀的线圈没有通电，电磁阀上的真空阀处于稍下面的位置，从发动机进气歧管管路来的负压，只能达到通气口。当控制开关接合，电流通过真空阀的线圈和下限速度开关，使真空阀上移。这时，真空负压通过管路、通气口、真空阀上碟状阀和通气口作用于伺服机构和制动踏板上的真空解除阀上。伺服机构将传来的负压变成位移量，通过球链使节气门开启到相应的角度而稳定，从而使进气量恒定，车辆以稳定的速度前进。（3）车速的稳定：系统工作的时候，由于真空阀的线圈通电，真空阀上移同时柱塞凸轮也上移，U形夹端部回缩，弹簧夹住胶鼓，即胶鼓离合器随车速的变化而转动，带动进气调节装置，使通过空气过滤器，进入调节装置而达到通气口的空气量发生相应变化。此时，伺服机构中的真空负压要发生变化，从而改变节气门的开度，使车速相对稳定。（4）巡航系统停止工作：真空阀的线圈断电，真空阀下移切断通气口，柱塞凸轮下移使胶鼓离合器分离。通气口被切断，使伺服机构内的负压消失，失去对节气门的控制作用。胶鼓离合器的分离，使进气装置失去作用。驾驶员踏下制动踏板制动时，制动踏板臂随之转动，从而开启真空解除阀，也使伺服机构的负压消失。制动的同时，真空阀的线圈也断电，保证巡航控制系统停止工作。

6 巡航控制系统的发展动向

6.1 新控制理论的应用：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。

6.2 联动控制、复合控制：巡航控制是独立式的，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。

6.3 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。

6.4 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，不便于当车辆接近时进行减速或车辆拉开距离时加速。为了解决这一问题，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。车载雷达可用毫米波雷达，也可用激光。

结束语

按要求的速度闭合开关之后，不用踩油门踏板就可以自动地保持车速，使车辆以固定的速度行驶。同时减少了不必要的车速变化，使车速稳定，可以节省燃料，减轻了疲劳。

参考文献

[1]史立伟.汽车电子技术[D].北京：国防功业，2011.10：169-176.

[2]吴刚.汽车电子控制技术[D].北京：人民交通，2014.8：231-239.

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