汽车巡航控制系统（Cruise Control System），简称CCS，又称车辆速度控制系统，是指在一定的车速范围内，驾驶员不用操控油门而能使汽车保持设定的速度行驶的控制装置。采用了巡航控制系统的汽车，驾驶员不用控制加速踏板，降低了驾驶疲劳，提高了行驶安全性和燃油经济性。

3.5.1　汽车巡航控制系统简介

近年来，随着现代汽车控制技术和高速公路的飞速发展，在世界各国特别是发达国家，无论是运输业还是个人，汽车都已成为长距离运输的主要交通工具。在大陆型的国家，驾驶汽车长途行驶的机会较多，在高速公路上长时间行驶时，驾驶员长时间操纵加速踏板而得不到活动，容易造成腿部肌肉疲劳强度加大，甚至腿部会抽筋，失去制动能。汽车巡航控制系统（CCS）就是为解决此问题而诞生的。

1.汽车巡航控制系统概念

汽车巡航控制系统，简称CCS，根据其特点一般又称为“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（CCS）就是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。汽车在行驶中通过操纵调整开关，驾驶员不必踩踏油门调整车速，汽车也能以设定的车速进行定速行驶。

采用了汽车巡航控制系统（CCS）的车辆在行驶中，由于驾驶员无需踩踏加速踏板，尤其是装有自动变速器的汽车，因不需使用离合器，只需手握方向盘就可轻松驾驶，将驾驶员的右脚解放出来了，大大减轻了驾驶员的疲劳强度，使整个驾驶过程变得简便、轻松和舒适，降低了交通事故发生的几率、提高了行车的安全性。

此外，使用汽车巡航控制系统（CCS）后，在同样的行驶条件下，对一个有经验的驾驶员来说，可节约燃油15%。这是因为CCS系统中使用速度稳定装置后，可使汽车燃油的供给与发动机功率间的配合处于最佳状态，有效降低燃油消耗，减少有害气体排放，提高汽车的经济性和环保性。

2.汽车巡航控制系统的功能

巡航控制系统主要有如下功能：

（1）车速设定。当按下车速设置开关后，就能存储该时间的行驶速度，并能保持这一速度行驶。

（2）消除功能。当踩下制动踏板，上述功能立即消失。但是，上述设置速度继续存储。

（3）恢复功能。当按恢复开关则能恢复原来存储的车速。

（4）滑行。持续按下开关进行减速，以离开开关时的速度做巡航行驶。

（5）加速。持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。

（6）速度微调升高。在巡航速度行驶中，当操纵开关以ON～OFF方式变换时使车速稍稍上升。

（7）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。

（8）制动踏板消除功能。在制动踏板上装有两种开关，一个用于对ECU的信号消除；另一个是直接使执行元件工作停止。

（9）各种消除开关。除了利用制动踏板消除功能外，还有驻车制动、离合器（M/T）、调速杆。

3.汽车巡航控制系统的特点

巡航控制系统如果在安装有自动变速器的汽车上使用，更能发挥其优点。汽车巡航控制系统的主要优点是：

（1）保持车速稳定，无论由于风力和道路坡度引起汽车的行驶阻力怎样变化，只要在发动机功率允许范围内，汽车的行驶速度便可保持不变。

（2）提高汽车行驶时的舒适性，尤其是汽车在郊外或高速公路上行驶，舒适性体现得更为明显。驾驶员不需频繁地用脚踩踏加速踏板，故疲劳强度大大减轻。

（3）提高经济性和环保性，在同样的行驶条件下，对一个有经验的驾驶员来说，可节省燃油15%。在巡航控制系统中使用速度稳定器后，可使发动机燃料的供给与功率之间处于最佳的配合，降低了燃油消耗率，大大减少了排气中有害气体成分。

（4）延长发动机寿命，可使汽车工作在发动机有利转速范围内，使汽车的供油与发动机功率间处于最佳配合状态。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。

4.汽车巡航系统分类

汽车巡航控制系统的类型主要有以下几种：

（1）机械控制系统。

（2）晶体管控制系统。

（3）模拟集成电路控制系统。

（4）微机控制系统。

（5）新型汽车基本上都采用了微机控制的汽车巡航控制系统。

3.5.2　汽车巡航控制系统组成和工作原理

图3-170所示是一种典型的闭环汽车电子巡航控制系统原理框图。由图3-170可知，控制器的输入是以下两个车速信号的差：一个是驾驶员按要求的车速设定的车速信号；另一个是实际车速的反馈信号。ECU将这两种信号进行比较，得出误差信号，经放大、处理后成为节气门控制信号，送至节气门执行器，驱动节气门执行器工作，调节发动机节气门开度，以修正实际车速，从而将实际车速很快调整驾驶员设定的车速，并保持恒定。

图3-170　汽车巡航控制系统基本原理

图3-171　车速与节气门开度的关系

通常将汽车在平坦路面上行驶时车速与节气门开度的关系存储在巡航控制系统ECU的ROM中。汽车在平坦、上坡与下坡路面上行驶时的车速与节气门开度的关系如图3-171所示。巡航控制系统根据目标车速自动维持汽车恒速行驶。汽车在巡航定速状态下，当汽车速度下降时，ECU加大节气门开度，使发动机功率升高，转矩增大，车速达到设定速度。反之，减小节气门的开度。系统进行巡航控制时，若在平坦路面上车速为0时，按下设定开关进入巡航控制的自动行驶状态，此时节气门开度在0点，一旦遇到爬坡时，则行驶阻力增加，如不进行调节控制，车速就会降到最低点，但巡航控制器会按照一定的控制规则控制节气门，使节气门开度从O点变为A点，使车速稳定在0点，重新取得动力平衡。当遇到下坡时，行驶阻力减小，巡航控制系统调节节气门的开度由O点变到B点，使车速保持在0点取得平衡。因此，即使行驶阻力发生变化，车速也只在很小范围内变化，达到稳定行驶的目的。当车速在40km/h以下、160km/h以上时，巡航系统不工作。当然这个上下限的限定依车型的不同而略有不同。

若使控制线呈现垂直状态，则车速的波动（控制误差）减小到零，这样一来，行驶阻力的微小变化都会引起节气门开度的变化，由于响应过度灵敏，容易产生游车。因此，应综合考虑控制误差与游车问题，选择合适的控制线斜率。

一旦系统的传感器出现故障，或控制信号电路被切断，因没有车速信号，低速限制电路将认为车速为零，使巡航控制系统停止工作。

1.机电式巡航控制系统的结构和工作原理

较早使用的机电式巡航控制系统的结构布置如图3-172所示，它由机械和电气两部分组成：

（1）控制开关。它是供驾驶员操作巡航控制系统的一套开关，一般都设置在转向信号手柄或转向盘上，如图3-173所示。

它通常有4个按键开关。

①设定/加速按键。当按下设定/加速按键后又放松时，汽车则以此时的车速自动稳定等速行驶。若按下按键不放松时，汽车则在此时车速的基础上加速行驶。

②滑行/减速按键。当按下滑行/减速按键后一直不放松时，汽车处于滑行减速行驶。当放松时，若汽车时速仍在48km/h以上，则会自动按放松时的车速稳定行驶。

③接通按键。汽车在设定车速下稳定巡航行驶时，若交替按下和放松，则汽车的行驶速度将会自动稍稍提高。

④恢复按键。当因使用脚制动、驻车制动、离合器而使巡航控制作用消除后，按下恢复按键时，汽车将自动恢复原设定的车速稳定行驶。

图3-172　机电式巡航控制系统结构布置

1-控制开关；2-电的释放开关；3-软轴套管总成；4-变速器；5-伺服机构；6-真空释放阀；7-软轴套管总成

图3-173　巡航控制开关图

（a）开关在转向信号手柄上　（b）开关在转向盘上
1-接通（ON）；2-恢复（RESUME）；3-设定/加速（SET/ACCEL）；4-滑行（COAST）

（2）变送器。它是带有机械结构的中央控制装置，在接收来自巡航控制开关、制动踏板开关、离合器踏板开关以及换挡开关和发动机进气歧管真空度等信号后，综合起来对伺服机构的真空度进行调节，达到稳定发动机转速的目的。

（3）伺服机构。伺服机构的作用就是控制节气门的开度，其结构如图3-174所示。

图3-174　伺服机构结构

（a）伺服机构剖视　（b）利用真空度来压缩弹簧使发动机转速上升

它用杆件和拉索与节气门相连，通过真空度的变化来保证发动机转速稳定。当真空度增大时，弹簧压缩节气门开度增大转速上升，反之，转速降低。

（4）安全开关。安全开关包括电的释放开关和真空释放阀，其结构如图3-175所示。

图3-175　安全开关

1-真空释放阀；2-电的释放阀；3-制动踏板；4-制动踏板支架

释放开关和真空释放阀都装在制动踏板支架上。当踩下制动踏板时，两个安全开关都使巡航控制功能消除，起双重保险作用。

机电式巡航控制系统的工作过程，如图3-176所示。

当巡航控制开关处在平常位置时，滑动触片处于接通位置，此时蓄电池电流经点火开关、巡航控制开关、电阻丝、变送器的保持端子、真空阀线圈到搭铁。由于电阻丝产生的电压降较大，致使保持端子处的电压太低，不能使真空阀动作，所以巡航控制系统不工作。

变送器内装有一个带操纵臂的摩擦离合器，在车速低于48km/h的条件下，摩擦离合器操纵臂不能将常开的低速开关闭合。所以只有车速超过48km/h，低速开关才能闭合，才能使巡航控制系统工作。

在车速大于48km/h时按下设定/加速按键开关，电流便从变送器的“约定”端子流入，经低速开关、真空电磁阀线圈到搭铁。因为电阻丝被旁路，没有电压损失，所以加到真空电磁阀线圈上的电压较大，可以将真空阀打开。这样发动机进气歧管内的真空可传到伺服机构和真空释放阀及空气调整阀。空气调整阀根据测定车速的高低调整该系统的真空度，从而通过伺服机构调整节气门开度，使汽车在设定车速下稳定行驶。当放松按钮时，电流又经电阻丝到变送器的保持端子，这一较小的电流足以保持真空阀在开启位置。

汽车在巡航控制下行驶时，若踩下制动踏板，则电的释放开关接通，恢复电磁阀线圈通电而将真空电磁阀线圈短路，致使真空阀关闭，伺服机构不能控制节气门，只能由司机按常规驾驶。恢复电磁阀线圈产生磁力则使恢复电磁阀动作，使系统内真空度消除同时，从图3-174中可知，当踩制动踏板时，也使真空释放阀动作，也起释放系统内真空的作用，达到使伺服机构不工作的目的。

图3-176　机电式巡航控制系统的工作过程

2.电子式巡航控制系统的组成

巡航控制系统的基本组成主要有：巡航控制开关、车速传感器、电控单元和执行器四部分组成。巡航控制系统的组成如图3-177所示。(www.daowen.com)

图3-177　数字式巡航控制系统

（1）控制开关。控制开关大都做成杆式开关，装在转向柱上，通常有三个操纵按钮。即“设定/加速”“滑行/减速”和“恢复”，来控制汽车不同的行驶状况。

按下“设定/加速”开关不动时，汽车不断加速，当达到要求车速时，松开按钮，电子巡航控制系统就按松开按钮时的车速保持稳定匀速运行。

当踩制动踏板、踩离合器及换挡时而巡航控制功能消除后，再按“恢复”按钮则又可按重新设定的车速运行。

（2）车速传感器。电子巡航控制系统通常与自动变速器电子控制系统、发动机电子控制系统共用车速传感器。车速传感器有光电式、霍尔感应式、磁感应式等。

（3）节气门执行器。节气门执行器有电动和气动两种形式。电动式节气门执行器通常使用步进式电动机作为驱动动力，气动式则采用进气歧管真空度控制。

气动式节气门执行器的结构及原理如图3-178所示。施加负压的方法有两种：一种是仅从发动机进气歧管施加负压；另一种是当进气歧管负压太低时，用真空泵提高负压，如图3-178所示。真空驱动型执行器主要由控制阀、释放阀、电磁线圈、膜片、回位弹簧和空气滤清器组成。

图3-178　真空驱动型执行器控制方法

（a）仅从发动机进气歧管施加负压　（b）用真空泵提高负压

①控制阀（见图3-179）。控制阀用于将大气压状态下的空气或真空吸入执行器。当电磁线圈通电时，大气压状态下的空气通道关闭，进气歧管的真空通道打开，在执行器内部产生一负压，由于吸力大于回位弹簧弹力，膜片向左移动，使节气门开大，车速升高。当电磁线圈不通电时，大气压状态下的空气充满控制阀，回位弹簧将膜片推回，节气门关小，车速降低。ECU通过对控制阀电磁线圈的电流通断间隔进行控制，即可改变节气门开度，实现车速控制。

图3-179　控制阀

（a）电磁线圈通电　（b）电磁线圈不通电

②释放阀（见图3-180）。释放阀用于取消巡航控制时，使大气压状态下的空气进入执行器，以便在较短时间内关闭节气门。巡航系统工作时，释放阀电磁线圈有电流通过，大气压状态下的空气通道关闭；取消巡航控制时，释放阀电磁线圈停止供电，回位弹簧将膜片弹回，节气门关闭，此时控制阀供电停止，空气经过控制阀进入执行器。如果控制阀安装在真空引入位置，当发生故障时，释放阀相当于一个安全阀。控制阀将来自释放阀的大气引入执行器，使节气门关闭，降低初速，以确保安全。

图3-180　释放阀

（a）结构　（b）工作特性

③真空泵（见图3-181）。真空泵由电动机、连杆、单向阀和膜片组成。由于进气室负压的作用，单向阀A通常保持打开，向执行器提供负压；当进气室负压低时，ECU发出信号接通真空泵，负压由单向阀B提供给执行器。

图3-181　真空泵

（a）结构　（b）工作原理

④真空控制开关。用于检测进气室负压，当压力低于22.7kPa或更低时，真空控制开关接通将信号送至ECU。

（4）电子控制器。电子控制器是电子巡航控制系统的核心，它有模拟式电子控制器和数字式电子控制器两种形式。

①模拟式电子控制器。模拟式电子控制器在较早的电子巡航控制系统使用，图3-182所示的是由4个运算放大器组成的模拟式巡航电子控制器。

图3-182　模拟式巡航电子控制器

●运算放大器1，它接收设定指令速度信号和车速传感器的实际车速信号，将这两信号的差值计算好后放大，输入到运算放大器2和运算放大器3。

●运算放大器2，它是一个线性放大器，其放大倍数可根据要求进行调整。

●运算放大器3，它是一个积分式放大器，其放大倍数也是可以调整的。

●运算放大器4，它能产生一个模拟电压，这个电压必须转换脉冲信号后才能作为节气门驱动器的输入信号，所以设有电压脉冲信号转换器。

●指令开关S1，它是由驾驶员用来选择设定巡航控制速度的开关，当它闭合后系统切断开关S2也同时闭合，并且向采样及保持电路发送信号，将设定速度存储备用。

●系统切断开关S2，它是用来中断巡航系统控制的开关，当踩制动踏板，离合器踏板及换挡时就自动断开，当关断点火开关或使用驻车制动开关时它也会自动断开，但当指令开关S1闭合时，它会联动一起闭合。

②数字式电子控制器。20世纪90年代以来，新车装用的巡航控制系统已全部采用以数字式电子巡航控制系统。图3-183所示的是某种采用数字式电子控制器的电子巡航控制系统方框图。

数字式电子控制器的特点是：所有的输入指令都以数字信号直接存储和处理，带可擦只读存储器的八位微处理器，根据设定车速、实际车速以及其他输入信号，按存储程序完成所有的数据处理之后，产生一个输出信号驱动步进电动机，并改变节气门开度达到控制发动机转速（车速）的目的。

制动开关（脚制动、驻车制动）与节气门执行器直接相连。当使用制动时，在中断巡航控制器工作的同时，也使节气门执行器停止工作，确保节气门完全关闭。数字式电子巡航控制系统的突出优点是：系统中的信号以数字量表示，不受工作温度和湿度的影响，因此工作稳定，可靠性高。另外数字式电子控制器可采用先进的大规模的集成电路技术做成专用集成块，也可在微机上实现编程。特别是对发动机、变速器已采用微机控制的汽车上，只需在已有的微机上修改一下程序就可以将此功能附加上去。这也是巡航控制系统在电喷汽车上很快发展普及的有利条件。

图3-183　数字式电子巡航控制系统方框图

3.5.3　汽车巡航控制系统的使用注意事项

定速巡航系统在使用中还应该注意以下几个问题。

（1）为了让汽车获得最佳控制，当遇到交通阻塞或在雨、冰、雪等湿滑路面上行驶，或遇上大风天气时，不要使用定速巡航系统。

（2）为了避免定速巡航系统误工作，在不使用定速巡航系统时，务必使巡航控制系统的控制开关处于关闭状态。

（3）汽车行驶在陡坡时，使用巡航控制系统，会引起发动机转速过大变化，因此最好不要使用巡航控制系统。下坡驾驶时，应避免加速行驶。若车辆的实际行驶速度比设定车速高出太多，则可省略巡航控制装置，然后将变速器换入低挡，利用发动机制动使车速得到控制。

（4）汽车巡航行驶时，对装备手动变速器的汽车不应在未踩下离合器踏板时就将变速杆置空挡，否则会造成发动机转速急剧升高。

（5）使用定速巡航系统要注意观察仪表板上的CRUISE指示灯是否闪亮，若闪亮，则表明巡航控制系统处于故障状态。发现系统故障时，应停止使用巡航控制系统，待排除故障后再使用巡航控制。

（6）ECU是巡航控制系统的中枢，对电磁环境、湿度及机械振动等较敏感。使用时应注意防潮、防振、防磁和防污染。

3.5.4　本田CR-V型汽车巡航控制系统

1.本田CR-V型汽车巡航控制系统的组成

本田CR-V型轿车的巡航控制系统属于电控真空膜片式控制系统。当汽车在巡航控制模块时，节气门的开度由真空电磁阀式执行器控制，真空电磁阀式执行器位于发动机室左侧防火壁处，它由真空泵部件提供真空至通风电磁阀。阀和泵部件接收来自巡航电子控制单元ECU的指令，而巡航控制单元接收以下部件的输入提供的信号：巡航控制主开关；车速信号；发动机电喷控制动力模块PCM发动机转速信号；制动灯开关信号；离合器开关信号等。

本田CR-V型轿车电子控制电路主要由巡航控制主开关、设定/减速开关、恢复/加速开关、巡航电子控制单元ECU、巡航控制执行器、巡航指示灯以及为了安全所采用的各种巡航解除开关（制动开关、空挡开关和驻车制动开关）等组成。

其主要部件在车上的安装位置如图3-184所示。

图3-184　本田CR-V车巡航控制系统主要部件在车上的安装位置

2.本田CR-V汽车巡航控制系统的工作原理

本田CR-V型轿车巡航控制是一种典型的机电一体化机构，它是利用机械和电子装置使汽车在驾驶员设定的速度下行驶，是在接受到巡航控制主开关和巡航控制开关（设定/减速开关或恢复/加速开关）发出的指令信号后出才开始工作的。

（1）供电电路。当将点火开关置于ON或START位置时，蓄电池正极电压点火开关→巡航控制熔断器→C502插件→黑/黄线→巡航控制主开关。

当按下巡航控制开关按钮时，主开关上的蓄电池电压就会闭合的ON触点一方面使巡航控制主开关接通指示灯点亮；另一方面从巡航控制主开关输出后分为两路：一路加到电控单元，作为控制单元ECU的工作电源；另一路加到制动开关上，通过其常闭触点加到电控单元ECU上。这样，只要进一步操作转向盘上的巡航控制开关，就可进入巡航工作方式了。

（2）巡航控制开关。巡航控制开关设置在转向盘处，设定/减速开关的信号加到电控单元ECU上，恢复/加速开关的信号也加到电控单元ECU上。当按下这两只开关中的任一进行巡航控制时，巡航电控单元接收来自制动开关、车速传感器、离合器踏板开关或A/T挡位开关的信号，巡航控制系统依次发送信号给巡航控制执行器来调节节气门的位置以维持所设定的汽车速度。巡航电控单元将汽车的实际速度与所设定的速度进行比较，从而在必要时打开或关闭节气门，使发动机提供的动力与所设定的汽车速度相匹配。

如果制动开关或离合器开关处于ON位，或车速在40km/h以上，则巡航控制系统不能进行定速设定，这时应按下恢复加速开关，汽车将自动返回到原先设定的速度。

为了加速，不需要踩油门来达到目的。可以通过按下恢复/加速开关，发送一个加速信号给电控单元ECU，直至达到所希望的车速。当松开该开关时，系统会在目前速度的程序下工作。

为了减速，可按住设定/减速开关，发送一个减速信号给电控单元上，使车速慢慢下降。当达到所要求的速度时，放开设定/减速开关，系统会在目前速度的程序下工作。

（3）电控单元ECU。巡航电控单元ECU采用一只引脚的插接器与外电路相连接。

（4）制动开关。制动开关安装在制动踏板上面，该开关有两组触点。未踏下制动踏板时，常闭触点引来的蓄电池电压加到电控单元的2脚。

当驾驶员以恒力踏下制动踏板时，制动开关的常闭触点断开，从而使电控单元的2脚断电；而其常开触点闭合后，使电控单元的5脚获得蓄电池电压，这一信号进入电控单元内后，巡航控制系统就不会对节气门进行控制。

（5）离合器踏板开关或自动变速器挡位开关。离合器踏板开关位于离合器踏板上方，自动变速器挡位开关在自动变速器驱动桥后下方。前者属于手动变速器方式，后者属于自动变速器方式。离合器踏板开关或自动变速器挡位开关输出的信号送到巡航电控单元的脚。电控单元ECU接收到脚输入的信号后，会控制节气门关闭或进行适应性调整。

（6）巡航控制执行器。巡航控制执行器安装在发动机室左侧，与电控单元ECU的1、9、11脚相连接。安全电磁阀在巡航控制系统工作时就进入工作状态；通风电磁阀受电控单元ECU的9脚输出信号的控制，当9脚为低电平时，通风电磁阀工作，进而就会使作用在执行器上的真空吸力消失，从而使控制系统不起作用。

真空电磁阀受电控单元ECU的11脚输出信号的控制，当11脚为低电平时，真空电磁阀工作，用于对节气门的位置进行调整。

这样，电控真空膜片式执行器根据电控单元ECU输出信号，适时打开或关闭节气门，以实现巡航的自动控制。

（7）巡航控制指示灯。巡航控制指示灯在仪表总成内，受巡航电控单元ECU的10脚输出信号的控制。当按下巡航控制开关且巡航控制主开关处于ON位置时，仪表板上的巡航控制灯因电控单元ECU10脚输出低电平而点亮。

（8）车速传感器。车速传感器安装在变速驱动桥的左上方，与电控单元ECU的12脚相连接，车速传感器检测到的信号，一方面提供给巡航电控单元ECU的12脚，另一方面也送到组合仪表中，供车速使用。

（9）发动机转速信号。巡航电控单元ECU的脚输入的是发动机转速信号，该信号来自发动机电喷系统动力控制模块的A5端，供巡航控制系统使用。

（10）巡航控制模式的取消。当汽车在以下工况工作时，巡航控制单元ECU将自动取消巡航控制模式：巡航控制主开关断开；汽车的车速在40km/h以下；踩下制动或离合器踏板；自动变速器的挡位开关处于空挡位置。