汽车巡航控制执行机构及作用简介

执行机构又称为执行器。汽车巡航控制系统的执行机构又称为速度伺服装置，其作用是根据CCSECU的控制指令，通过操纵节气门拉索来改变发动机节气门开度，使汽车加速、减速或保持恒定的速度行驶。

巡航控制系统执行器有真空驱动型和电动机驱动型两种。电动机驱动型采用直流电动机或步进电动机驱动，如丰田系列轿车巡航系统和摩托罗拉巡航系统；真空驱动型采用真空装置驱动，如切诺基吉普车巡航控制系统。

1.真空驱动型执行器

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2-9所示。

图2-9 真空驱动型执行器的控制方法

当进气歧管真空度较低时，真空泵参与工作，提高真空度。真空驱动型执行器主要由控制阀、释放阀、两个电磁线圈、膜片、回位弹簧和空气滤清器等组成。

（1）控制阀 控制阀用来控制膜片后方的真空度，以改变膜片的位置，从而控制节气门，如图2-10所示。当ECU给控制阀电磁线圈通电时，与大气相通的空气通道关闭，与进气歧管相通的真空通道打开，执行器内的真空度增加，膜片左移将弹簧压缩，与膜片相连的拉杆将节气门开大；当控制阀电磁线圈断电时，与进气歧管相通的真空通道关闭，与大气相通的空气通道打开，空气进入执行器，膜片右移，节气门关小。ECU通过占空比信号控制电磁线圈的通电与断电，通过改变占空比控制执行器内的真空度，从而控制节气门的开度。

图2-10 控制阀

（2）释放阀 释放阀的作用是取消巡航控制时，使空气迅速进入执行器将巡航控制立即取消。释放阀的工作原理如图2-11b所示。

图2-11 释放阀的结构和工作原理

巡航系统工作时，释放阀电磁线圈中有电流通过，与大气相通的空气通道关闭，由控制阀控制执行器内的真空度，从而控制节气门的开度，保持汽车等速行驶。取消巡航控制时，巡航ECU使控制阀电磁线圈断电，控制阀与大气相通的空气通道打开，释放阀电磁线圈也断电，与大气相通的空气通道也打开，让空气迅速进入执行器，使巡航控制立即取消。

（3）真空泵 真空泵由电动机、连杆、膜片和3个单向阀等组成，如图2-12a所示。真空泵的作用是在进气歧管真空度较低时，为巡航系统执行器提供真空源。真空泵的工作原理如图2-12b所示，当进气歧管真空度较高时，单向阀A被打开，由发动机进气歧管向执行器提供真空源，真空泵不工作。当进气歧管真空度较低时，真空控制开关检测到真空泵进气室的真空度变化，并将信号送至巡航ECU；巡航ECU接通真空泵电源，真空泵电动机转动，带动膜片上下往复运动。当膜片向下运动时，膜片上方产生真空，将单向阀B打开，为执行器提供真空源，单向阀A和C关闭；当膜片向上运动时，单向阀B关闭，单向阀C打开，将空气排入大气。

图2-12 真空泵的结构和工作原理

2.电动机驱动型执行器

电动机驱动型执行器由电动机、传动机构、电磁离合器和电位器等组成，结构如图2-13所示。巡航ECU控制电动机的工作，使电动机顺时针或逆时针旋转，从而改变节气门的开度。当ECU控制电动机工作时，电动机轴上的蜗杆带动电磁离合器外圆上的蜗轮旋转。蜗轮通过电磁离合器带动小齿轮旋转，小齿轮带动末端传动齿轮转动。末端传动齿轮通过齿轮轴带动控制臂转动，控制臂上的销轴通过拉索使节气门开大或关小。为了防止节气门完全打开或完全关闭后电动机继续转动，电动机安装了两个限位开关开关1和开关2，用于控制电动机的转动。电磁离合器的结构及其控制电路如图2-14所示。(https://www.xing528.com)

电磁离合器用于接通或断开电动机与节气门拉索之间的联系。当巡航ECU给执行器发出控制信号时，电磁离合器和离合板连接；电动机通过蜗杆蜗轮传动和电磁离合器及齿轮与主减速器齿扇的啮合带动控制臂转动，通过销轴拉动拉索使节气门旋转。若取消巡航控制，则ECU使电磁离合器断电分离，节气门不受电动机控制。电位器及其电路如图2-15所示。

当电动机带动主减速器齿扇转动改变节气门的开度时，主减速器齿扇轴同时带动电位器主动齿轮旋转，然后电位器主动齿轮通过从动齿轮带动电位器内的滑动臂转动，电位器就可以产生节气门控制臂位置信号。当对巡航控制系统进行巡航车速设定时，电位器将节气门控制臂信号送至巡航ECU，ECU将此数据存储于存储器内，行车中ECU以此数据作为参照控制节气门控制臂，使实际车速与设定车速相符。

图2-13 电动机驱动型执行器的结构

图2-14 电磁离合器的结构及其控制电路

图2-15 电位器及其电路

3.电子节气门控制型执行器

目前很多发动机都采用了电子节气门控制（Electronic Throttle Control，ETC），使得发动机的进气量不直接由加速踏板来控制，而是由电控单元采集分析诸多信号（如加速踏板位置信号和发动机转速信号等）后通过控制节气门开度来精确控制。也就是说，这种发动机的管理系统的电子节气门控制已具备了驱动节气门执行器的功能。

电子节气门控制型巡航控制系统是集成在发动机电控系统中的一个子系统，装备巡航控制系统（CCS）只需增加控制开关和巡航指示灯等。电子节气门控制系统由带加速踏板位置传感器的加速踏板模块、发动机控制单元和节气门控制单元等组成，如图2-16所示。

1）加速踏板模块。加速踏板模块由传感器确定当前加速踏板的位置并将相应的信号传递到发动机控制单元。

2）发动机控制单元。发动机控制单元根据信号计算出驾驶人需要的发动机动力，然后将此信息转换为发动机的转矩数值，并激活节气门驱动装置以进一步开启或关闭节气门。

3）节气门控制单元。节气门控制单元负责提供所需要的空气质量，主要由节气门驱动装置（电动机）和节气门位置传感器组成。节气门驱动装置根据发动机控制单元发出的指令定位节气门。节气门位置传感器向发动机提供节气门位置的反馈数值。在该系统中，节气门在整个调整范围内都是由一个电动机控制。踩下加速踏板，发动机控制单元从加速踏板位置传感器的信号电压识别加速踏板被踩下的程度，然后计算出驾驶人的输入并通过一个电动机激活节气门驱动装置，从而将节气门定位。节气门驱动装置的位置传感器确定节气门位置，并传递相应的信号到发动机控制单元。

发动机控制单元可以独立于加速踏板的位置而调整节气门的位置，可根据不同的需求（包括速度限制装置、巡航控制、牵引力控制系统和发动机制动控制等）确定节气门的位置。

图2-16 电子节气门控制系统的结构与工作原理