王兆遠(yuǎn)，馮娜，宋長(zhǎng)青（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

帶起停技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)

王兆遠(yuǎn)，馮娜，宋長(zhǎng)青
（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

怠速起停技術(shù)有利于發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)省燃油消耗，降低紅燈怠速排放，怠速起停技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)必須經(jīng)過(guò)可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證，確保技術(shù)成熟可靠，發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)變更滿足實(shí)際使用要求。按照普通交變負(fù)荷、熱沖擊等可靠性試驗(yàn)方法，不能有效、針對(duì)性的考核起停技術(shù)，文章結(jié)合起停技術(shù)的應(yīng)用情況，設(shè)計(jì)帶起停技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)方法。

起停技術(shù)；可靠性試驗(yàn)；道路使用

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.12.032

CLC NO.: U467.2Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2015)12-89-03

引言

隨著節(jié)能環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，各種節(jié)油技術(shù)逐漸應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)，怠速起停技術(shù)是其中之一。通過(guò)怠速等紅燈時(shí)間的停機(jī)、再啟動(dòng)，可以節(jié)省燃油消耗、降低怠速排放。新技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)并投入量產(chǎn)，必須經(jīng)過(guò)可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證。起動(dòng)機(jī)等單個(gè)零部件可以進(jìn)行單體可靠性試驗(yàn)，對(duì)于整機(jī)，常規(guī)的熱沖擊、交變負(fù)荷等可靠性試驗(yàn)主要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)承受機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷的能力進(jìn)行測(cè)試，對(duì)起停技術(shù)的考核力度及針對(duì)性小。為切實(shí)有效考核帶起停技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性，本文通過(guò)一系列調(diào)研分析，設(shè)計(jì)一種可靠性試驗(yàn)方法，重點(diǎn)對(duì)起停技術(shù)進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。

1、起停技術(shù)及可靠性試驗(yàn)針對(duì)性定義

發(fā)動(dòng)機(jī)起停技術(shù)為當(dāng)前主流的節(jié)油技術(shù)之一，它的功能主要體現(xiàn)在市區(qū)等待紅燈，發(fā)動(dòng)機(jī)由原來(lái)的怠速變?yōu)橥C(jī)而減少怠速油耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)油。

起停系統(tǒng)會(huì)根據(jù)汽車(chē)的實(shí)際運(yùn)行情況,結(jié)合行駛安全和保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，通過(guò)對(duì)擋位、離合器踏板以及加速踏板的操作識(shí)別駕駛員是否有停機(jī)意圖，在滿足設(shè)定條件情況下,啟用停機(jī)功能。

類(lèi)似于自動(dòng)停機(jī)，起動(dòng)也是經(jīng)過(guò)一些信號(hào)反饋實(shí)現(xiàn)自動(dòng)起動(dòng)，比如：擋位處于空擋，當(dāng)踩下離合器踏板時(shí)。發(fā)出起動(dòng)指令：離合器踏板踩到底并且擋位處于空 擋，當(dāng)掛擋時(shí)，發(fā)出起動(dòng)指令等等。

因此，可靠性試驗(yàn)應(yīng)該重點(diǎn)對(duì)頻繁起動(dòng)停止、發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化帶來(lái)的載荷變化進(jìn)行考核，起停頻率、起停次數(shù)結(jié)合車(chē)輛使用情況、壽命定義等進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2、車(chē)輛使用情況研究

為確認(rèn)起停技術(shù)實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)740份車(chē)輛信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，車(chē)輛行駛天數(shù)與行駛里程分布如下：

圖1　某款A(yù)級(jí)轎車(chē)行駛里程分布圖

對(duì)數(shù)據(jù)處理分析，740輛車(chē)輛日平均行駛里程為58.2km，年平均行駛里程21227km。

對(duì)合肥市城市、城郊道路調(diào)研，紅綠燈里程間隔按平均500m計(jì)算，等待時(shí)間為30秒，每?jī)纱渭t綠燈等待一次，即每1000m起停一次。

首先按5年10萬(wàn)公里計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)起停策略應(yīng)用次數(shù)，需完成10萬(wàn)次起?？煽啃钥己?。

3、試驗(yàn)工況設(shè)定

參考NEDC循環(huán)，車(chē)輛平均行駛速度為33.6km/h，設(shè)定工況為轉(zhuǎn)速2000rpm，負(fù)荷50%；行駛1000m所需時(shí)間為107秒，為便于試驗(yàn)實(shí)施，設(shè)定行駛時(shí)間為100秒，設(shè)定停機(jī)等待時(shí)間為30秒，工況過(guò)渡時(shí)間均為5秒，設(shè)計(jì)start-stop可靠性試驗(yàn)工況：

表1　start-stop可靠性工況變化1

工況變化圖如下圖示：

圖2　start-stop可靠性試驗(yàn)工況設(shè)定1

按此工況，每次起停歷時(shí)150秒，按10萬(wàn)次計(jì)算，將進(jìn)行1500萬(wàn)秒，即4166.7小時(shí)，174天，耗時(shí)太長(zhǎng)、消耗太大，需要進(jìn)行強(qiáng)度加大，時(shí)間縮短。

4、試驗(yàn)工況修正

未達(dá)到較短時(shí)間內(nèi)考核發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁起停的可靠性，可以從以下兩方面進(jìn)行修正：

a）增加發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)荷，轉(zhuǎn)速提高，負(fù)荷加大，相同時(shí)間內(nèi)工況轉(zhuǎn)化劇烈程度增加，設(shè)定行駛對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況為全速全負(fù)荷，并且發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后即進(jìn)入全速全負(fù)荷工況；

b）相同時(shí)間內(nèi)增減起停次數(shù)，縮短行駛時(shí)間，縮短停機(jī)時(shí)間；單個(gè)循環(huán)時(shí)間設(shè)定為60秒，基于此，起?？煽啃栽囼?yàn)工況變更為：

表2　start-stop可靠性工況變化2

工況變化圖如下圖示：

按此工況，每次起停歷時(shí)60秒，10萬(wàn)次運(yùn)行600萬(wàn)秒，即1666.7小時(shí)，70天。

考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大，負(fù)荷增大率近似為（6000// 2000/）*（100/50）=6,試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)縮短為 100萬(wàn)秒，即 277.7小時(shí)。

綜合考慮，試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)設(shè)定為300小時(shí)，起停次數(shù)18000次。

5、試驗(yàn)方法實(shí)施驗(yàn)證

使用此試驗(yàn)方法在某款 1.5L帶起停發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中工況變化符合預(yù)期，達(dá)成起?？己四康模瓿蓪?duì)起動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等設(shè)計(jì)變更的可靠性驗(yàn)證，確保成熟的產(chǎn)品投入市場(chǎng)。

圖4　start-stop可靠性試驗(yàn)運(yùn)行工況變化

從試驗(yàn)過(guò)程記錄數(shù)據(jù)可以確認(rèn)，試驗(yàn)方法過(guò)渡時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、工況設(shè)定合理，可以正常實(shí)現(xiàn)，可以完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的考核。

6、結(jié)論

發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)革新日新月異，沿用常規(guī)可靠性試驗(yàn)方法，可以完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)一般可靠性的開(kāi)發(fā)驗(yàn)證。針對(duì)新生技術(shù)，可以結(jié)合技術(shù)特點(diǎn)、使用特性針對(duì)性進(jìn)行試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)，有利于新技術(shù)由理念變?yōu)楫a(chǎn)品，有利于試驗(yàn)方法拓展創(chuàng)新。

[1] 解小超,賀子龍,曹慧穎,代永剛.發(fā)動(dòng)機(jī)起停技術(shù)控制策略的研究[J].客車(chē)技術(shù),2014(03):31-33.

[2] 魏廣杰,吳瓊,涂安全.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)起停技術(shù)研究及應(yīng)用開(kāi)發(fā)[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(09):l4-17.

[3] 黃偉,李衛(wèi)兵,劉文彬,胡波.起?？刂撇呗詫?duì)整車(chē)油耗及排放的影響[J].汽車(chē)技術(shù),2013(07):30-34.

Design of reliability test method for engine with start-stop technology

Wang Zhaoyuan, Feng Na, Song Changqing
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Technical Center, Anhui Hefei 230601 )

Idle start-stop technology is conducive to the engine to save fuel consumption, reduce idle emissions. Idle start-stop technology used to engine must be verified by the reliability test, to ensure that technology is mature and reliable, design modify meet to the actual use requirements. In accordance with ordinary alternating load test, thermal shock test method, can't be effective, for the assessment of the start-stop technology. This paper combined with the application of start-stop technology, to design the reliability test method on engine with start-stop technology.

start-stop technology; reliability test; situation of application

綜 述

U467.2

A

1671-7988（2015）12-89-03

王兆遠(yuǎn)，就職于安徽江淮汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心。