【正文】 端子，便于檢測。 本設(shè)計課題的主要內(nèi)容是在深刻理解、充分掌握凌志 LS400 電子巡航系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)組成、工作原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計開發(fā)出凌志 LS400 電子巡航系統(tǒng)示教板 。 電子 巡航系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)原理復(fù)雜， 如果直接利用實物發(fā)動機進行排除故障實習(xí)，不但實物消耗大、實習(xí)成本高，而且不易弄清故障產(chǎn)生的真正原 因，理論與實踐結(jié)合的效果也不理想。 ECU 根據(jù)指令車速、實際車速及其它輸入信號，經(jīng) CPU 數(shù)據(jù)處理之后輸出信號驅(qū)動伺服控制器控制發(fā)動機節(jié)氣門開度。 電子 巡航系統(tǒng)由傳感器、中央控制器（ ECU）、伺服控制器、指令開關(guān)與指示顯示組成，依據(jù)駕駛 指令替代腳踏油門實現(xiàn)汽車的自動定速巡航基本功能。其作用是：按司機要求的速度合開關(guān)之后，不用踩油門踏板就自動地保持車速，使車輛以固定的速度行駛。關(guān)于這一方面還有很多工作，有待更為深入的研究。就是說，將人工數(shù)據(jù)采集和人工診斷升級為電腦自動采集和診斷。 （ 1）本試驗臺中，可以引入微機系統(tǒng)，將巡航系統(tǒng)的各種傳感器、執(zhí)行器以及 ECU 的信號和數(shù)據(jù)采集到計算機上，并設(shè)計相應(yīng)的故障分析軟件，對這些信號和參數(shù)進行在線、實時和便捷的顯示和分析。 展望 出于作者才疏學(xué)淺、知識的局限性等原因，本設(shè)計的不足之處需要進一步研究并改進。在試驗中，使用在線診斷方法，通過自診斷系統(tǒng)讀取故障碼，在發(fā)生故障時所采取的策略，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)進行分析故障原因和機理。本示教板設(shè)置了 9 個模擬開關(guān)，以及電壓表和 ECU 執(zhí)行器的檢測孔，可以直觀的顯示和檢測各種故障對電子巡航系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響。 設(shè)置故障點 9，節(jié)氣門位置傳感器連接線 VTA 斷路，無故障碼，關(guān)閉點火開關(guān)，檢測 VTA 線路電阻，其阻值為∞，超過標(biāo)準(zhǔn)值。 設(shè)置故障點 7，主控制開關(guān)連接線 CCS 斷路，無故障碼，關(guān)閉點火開關(guān)，檢測CCS 線路電阻，其阻值 為∞，超過標(biāo)準(zhǔn)值。 設(shè)置故障點 5，組合儀表連接線 SPD 斷路，讀取故障碼為 21，關(guān)閉點火開關(guān)，檢測 SPD 線路電阻，其阻值為∞，超過標(biāo)準(zhǔn)值。 設(shè)置故障點 3，停車燈開關(guān)連接線 L 斷路，讀取故障碼 為 12 或 11，關(guān)閉點火開關(guān)，檢測 L 線路電阻，其阻值為∞，超過標(biāo)準(zhǔn)值。（注：在實車上不允許關(guān)閉總電源，否則會丟失各種電腦的設(shè)定值） （ 5）故障線路檢查： 設(shè)置故障點 1，調(diào)速伺服電機連接線 MO 斷路，讀取故障碼為 13 或 11，關(guān)閉點火開關(guān)，檢測 MO 線路電阻，其阻值為∞，超過標(biāo)準(zhǔn)值。下圖的左圖所示為正常碼，右圖所示為 11 和 21 號故障碼 ，故障碼讀取結(jié)束后，拆開針腳 TC 和 E1 的跨接線。與此同時，存儲器也會以存儲下此故障的故障碼。 凌志 LS400 電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與示教板的設(shè)計 19 故障設(shè)置編號 故障號 內(nèi)容 故障號 內(nèi)容 1 MO 斷路 6 CMS 斷路 2 MC 斷路 7 CCS 斷路 3 L 斷路 8 STP+斷路 4 VR2 斷路 9 VTA 斷路 5 SPD 斷路 故障設(shè)置圖 凌志 LS400 電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與示教板的設(shè)計 20 控制器故障設(shè)置使用說明 故障號 故障點 故障碼 故障現(xiàn)象 1 MO 斷路 13 或 11 巡航系統(tǒng)停止工作 2 MC 斷路 13 或 11 巡航系統(tǒng)停止工作 3 L 斷路 12 或 11 巡航系統(tǒng)停止工作 4 VR2 斷路 13 巡航系統(tǒng)停止工作 5 SPD 斷路 21 巡航系統(tǒng)停止工作 6 CMS 斷路 無 主控制開關(guān)設(shè)置無效 7 CCS 斷路 無 加速 ，設(shè)置 ，取消 8 STP+斷路 無 電壓為 0 9 VTA 斷路 無 輪軸轉(zhuǎn)速不隨節(jié)氣門變化 檢測方法 （ 1）指示燈檢查：將點火開關(guān)旋到 ON，當(dāng)巡航控制開關(guān)接通時，模板上的巡航主指 示燈應(yīng)亮起；斷開巡航控制開關(guān)時，指示燈應(yīng)熄滅。分析造成工作狀態(tài)變化的原因。 故障設(shè)置和消除 接上 12V 電源，打開點火開關(guān)，按下故障設(shè)置鍵盤的故障號，此時故障設(shè)置鍵上的故障設(shè)置燈會點亮，故障設(shè)置完成，再次按下同一故障號碼，故障設(shè)置將解除。試分析巡航不工作的原因。 特殊狀態(tài)下的巡航工作狀態(tài) ①分別將空擋開關(guān)，停車開關(guān)，和駐車制動開關(guān)置于接通狀態(tài)，分別表示踩下停車開關(guān)，在空擋位置和拉起駐車制動。分析設(shè)定和取消巡航狀態(tài)的現(xiàn)象及原因。 按下取消按紐，或空擋開關(guān)，停車開關(guān)，駐車制動開關(guān)。觀察實際轉(zhuǎn)速表的數(shù)值和凸輪軸的轉(zhuǎn)速變化。把上下限調(diào)速開關(guān)設(shè)置在調(diào)速位置。示教板的面板固定在臺架上，臺架臺面采用 2mm的薄鋼板 ,表面經(jīng)過噴塑處理 , 為了使制作出來的示教板面板整潔、美觀、大部分儀表都是鑲嵌安裝。示教板采用 40 40mm 的方鋼管型材支撐架以支撐示教板和在示教板上的各種附件，支撐架采用焊接成型，焊接完成后，表面噴上油漆。 圖 49 節(jié)氣門位置傳感器 （左圖為原線路圖右圖為改造后線路圖） 示教板的制作材料及工藝 凌志 LS400 電子巡航系統(tǒng) 中的各個傳感器與執(zhí)行器采用實物，并與 ECU 連接。讀取故障碼，無故障碼。讀取故障碼，無故障碼。讀取故障碼，無故障碼。讀取故障碼，故障碼為 21。讀取故障碼， 故障碼為 13。讀取 故障碼，故障碼為 12 或 11。讀取故障碼，故障碼為 13 或 11。讀取故障碼，故障碼為 13 或 11。其整體元件接線原理圖見附圖 4。示教板面板的布置見附圖 3。示教板整體實物見附圖 2。 示教板主要考慮了能夠滿足對 電子巡航系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)、工作原理、故障設(shè)置及診斷的教學(xué)需求而設(shè)計。故障設(shè)置開關(guān)面板長為 130mm,寬為 180mm。 圖 38 停車燈開關(guān) 與 ECU的連接 其故障診斷流程是： 凌志 LS400 電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與示教板的設(shè)計 15 4 凌志 LS400電子巡航系統(tǒng) 示教板的總體設(shè)計 示教板的整體布局 示教板總的長度為 1310mm,總的寬度為 360mm，總的高度 1800 mm。 ECU 接到該信號后即解除巡航控制。 其故障診斷流程如下： 凌志 LS400 電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與示教板的設(shè)計 14 停車燈開關(guān) 停車燈開關(guān)與 ECU 的連接電路如圖 38 所示。 圖 37巡航控制開關(guān)與 ECU的連接 凌志 LS400 電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與示教板的設(shè)計 13 (1)電阻值的檢測 拆下方向盤中心襯墊，脫開控制開關(guān)連接器；控制開關(guān)接通時，測量控制開關(guān)連接器的端子 3 與 4 之間的電阻 (詳見表 31)。 (2)故障診斷 由圖 36 可見，位置傳感器的故障通?？赡馨l(fā)生在位置傳感器本身、搭鐵 (接地 )處、 ECU 等。 (2)故障診斷 伺服電動機與巡航控制 ECU 的連接如圖 35 所示，其故障診斷流程是： 圖 34伺服電動機的通電檢查 圖 35伺服電動機與 ECU的連接電路 位置傳感器 位置傳感器及其與巡航控制： ECU 的連接如圖 36 所示。 圖 32 安全電磁離合器的檢查 (2)工作狀態(tài)的檢查 如圖 32(b)所示，其正常情況是：沒有通電前，扳動離合器桿應(yīng)能轉(zhuǎn)動；當(dāng)端子與接電源“ +”極，端子 4 搭鐵 (接電源“ ”極 )時，離合器桿應(yīng)能鎖住，即不能任意扳動。 凌志 LS400 電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與示教板的設(shè)計 9 3 凌志 LS400電子巡航系統(tǒng)的故障診斷與排除 圖 31 所示即為凌志 LS400 型轎車巡航控制系統(tǒng)電路及其連接器。 在汽車電子巡航控制系統(tǒng)中有速度信號反饋至電子控制器與指令車速進行比較，因而系統(tǒng)工作在閉環(huán)控制方式。數(shù)字式巡航控制器可以采用先進的大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路技術(shù)做成專用集成塊，也可在微機上編程實現(xiàn)。 與模擬系統(tǒng)相比較，數(shù)字電路的突出優(yōu)點是系統(tǒng)中的信號以數(shù)字量表示，不會受工作溫度和濕度的影響。每種車型 最平順的加速度和減速度由設(shè)計者編程確定。所不同的是所有輸入指令均以數(shù)字信號直接存儲和處理。美國摩托羅拉 (Motorola)公司一種采用微處理器的巡航控制系統(tǒng)電路原理如圖 27 所示。 電子控制器 (ECU) 巡航控制 ECU 有模擬電子控制器和數(shù)字電子控制器兩種。 凌志 LS400 電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與示教板的設(shè)計 7 圖 26 電機式巡航控制裝置與節(jié)氣門的工作關(guān)系示意圖 在執(zhí)行器的控制臂中，電機的旋轉(zhuǎn)運動變換為搖擺運動并傳送出去。 圖 26 所示是電機式巡航控制裝置與發(fā)動機節(jié)氣門的關(guān)系。 ③位置傳感器：檢測調(diào)速伺服電動機控制油門的位置，即動態(tài)反映了節(jié)氣門的開度情況。同時調(diào)速伺服電動機還用于加速 (ACC)和減速 (如下坡滑行 —— COAST)的調(diào)整。 ②調(diào)速伺服電動機：一般使用永磁可逆式電動機。這樣，省卻了駕駛員腳躲油門控制車速的重復(fù)單調(diào)動作，提高行車安全性，并使汽車以經(jīng)濟車速行駛。 圖 25 電機式巡航執(zhí)行器的結(jié)構(gòu) ①安全電磁離合器：安全電磁離合器起鎖住或釋放節(jié)氣門控制拉線的作用。采用這種方式后，在解除巡航功能時，電磁離合器脫開后又可回復(fù)到節(jié)氣門的位置。如果控制臂到達規(guī)定 凌志 LS400 電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與示教板的設(shè)計 6 位置就停止通電，利用減速齒輪機構(gòu)的保持力仍確保此位置不變。它利用減速齒輪機構(gòu)降低直流電機的轉(zhuǎn)速，使控制臂動作，利用蝸輪、蝸桿減速機構(gòu)進行減速，并通過電磁離合器調(diào)節(jié)控制臂的位置，以最終實現(xiàn)對節(jié)氣門的控制。較普遍采用電機式執(zhí)行器。 巡航執(zhí)行器 巡航控制執(zhí)行器通常有真空式和電機式兩種。手放松時，開關(guān)斷開。 SET 和 COAST 使用同一個開關(guān)， RES 和 ACC同用另一個開關(guān)。當(dāng)按下 A/D(模 /數(shù) )轉(zhuǎn)換器開關(guān)后，汽車電源系統(tǒng)給巡航控制系統(tǒng)供電，此時“ Power(功率 )”指示燈亮；當(dāng)按動設(shè)置開關(guān)時，“ Memory(存儲 )”指示燈亮，此時的車速被存儲起來。有駐車制動、離合器 (M/T 車 )、選擋桿 (A/T 車 )等控制開關(guān)功能的消除。通常在制動踏板上裝有兩個開關(guān)：一個用于對微機的信號進行消除；另一個直接使執(zhí)行器工 作停止。當(dāng)車速低于 40km/h 時，原存儲的車速自動消除，不能再恢復(fù)此車速。在巡航中，操縱開關(guān)以 0N→ 0FF(接通→斷開 )方式進行變換，車速略有提高。連續(xù)按動加速開關(guān)，則以離開開關(guān)時的車速作恒速行駛。連續(xù)按動減速開關(guān)，以離開開關(guān)時的車速穩(wěn)定行駛。當(dāng)按動恢復(fù)開關(guān)后，則恢復(fù)原來所存儲的車速。當(dāng)踩下制 動踏板時，車速設(shè)定解除，但已設(shè)定的車速存儲于微機中。當(dāng)合上控制開關(guān)后， ECU 就能存儲此時的行駛速度，并能保持以該車速穩(wěn)定行駛。 CCS 系統(tǒng)功能包括基本控制功能和系統(tǒng)保護功能兩部分。當(dāng)駕駛員操縱保持恒速開關(guān)時，微機就記下了調(diào)節(jié)后的車速，開始進行恒速行車控制。當(dāng)點火開關(guān)切斷時，恒速車系統(tǒng)的電源也被切斷；當(dāng)點火開關(guān)接通時，如沒有合上恒速行車系統(tǒng)的主開關(guān)，則恒速行車系統(tǒng)無電源而不能工作。按動解除開關(guān)，則停止恒速運行，再按恢復(fù)開關(guān)時，汽車就會按照解除開關(guān)動作之前所記憶的車速恒速行駛。當(dāng)離開減速開關(guān)時，汽車就記住了新的車速，并以新車速恒速行駛。 凌志 LS400 電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與示教板的設(shè)計 4 在車速高于 40km/h 時，駕駛員利用恒速開關(guān)可控制汽車以恒速行駛。 圖 21 巡航控制系統(tǒng)（ CCS）的結(jié)構(gòu)框圖 CCS 系統(tǒng)的 ECU 主要由專用集成塊 IC 和具有 4 位以上的單片機構(gòu)成。所以汽車示教板在汽車維修教學(xué)的應(yīng)用就顯得必要和有意義了。而目前汽車專業(yè)用臺架較多，相對而言汽車各類傳感器示教板卻并未廣泛的應(yīng)用。為汽車教學(xué)以及培訓(xùn)提供了更為廣闊的舞臺，也使傳統(tǒng)的單一的教學(xué)模式有了較大的改善。并已經(jīng)成為相關(guān)專業(yè)學(xué)校技術(shù)學(xué)校的通用教具，其發(fā)展前景良好。國內(nèi)已有眾多相關(guān)企業(yè)進行開發(fā)和研制。為汽車電子控制技術(shù)的教學(xué)、研究提供了很好的教學(xué)平臺，在汽車教學(xué)中使用，已收到了較好的教學(xué)效果。由此造成在電子巡航系統(tǒng)的維修中 , 增加了不必要的修理工時和換件 成本 , 有時會出現(xiàn)因不能診斷出故障原因而不得不更換整個電子巡航系統(tǒng)的現(xiàn)象。 在現(xiàn)代汽車維修中，查找故障所占的時間達總維修時間的 70%以上，因此開發(fā) 用于教學(xué)的各類傳感器示教板，對 于 汽車專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)、 汽車維修從業(yè)人員培訓(xùn) 、 提高汽車維修人員素質(zhì)，從而達到提高維修質(zhì)量和效率 都有著積極的意義 。這不但使學(xué)生的理解能力和接受能力大幅度提高 ， 而且還使學(xué)生對所學(xué)的知識掌握得扎實、理解得透徹。由于學(xué)生的知識水平和理解能力有限 ， 而一些零件或機構(gòu)的工作原理又比較抽象難懂 ， 這就給教學(xué)帶來了一定的難度 ， 學(xué)生學(xué)起來也感到枯燥乏味 ， 即使親自動手去實踐 ， 對其工作原理的掌握也還