代永剛，曹慧穎，程劍峰，李杰，解小超

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

代永剛，曹慧穎，程劍峰，李杰，解小超

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

為降低車輛油耗，以滿足日益嚴(yán)格的油耗法規(guī)，文章設(shè)計(jì)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)，重點(diǎn)闡述了其控制流程，及其控制狀態(tài)觸發(fā)條件，該系統(tǒng)基于發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

怠速起停系統(tǒng)；觸發(fā)條件；發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-28-03

1 概述

隨著油耗法規(guī)和排放發(fā)規(guī)的不斷加嚴(yán)，如何降低車輛油耗，達(dá)到法規(guī)要求，不僅是提高車輛競爭力的需求，更是車輛能否上市銷售必須達(dá)到的紅線。鑒于此，各大主機(jī)廠都在競相開發(fā)和應(yīng)用節(jié)油技術(shù)降低產(chǎn)品油耗，這其中，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)作為一種機(jī)外節(jié)油技術(shù)，因其易于實(shí)現(xiàn)、成體低、尤其適用擁堵的城市工況、可選擇性（駕駛員可關(guān)閉該功能）等優(yōu)點(diǎn)，被各主機(jī)廠廣泛采用。之前只在高端車型使用的起停系統(tǒng)，也越來越多的應(yīng)用在中、低檔車型上。本文通過闡述發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本文設(shè)計(jì)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)，重點(diǎn)闡述了其控制流程，及其控制狀態(tài)觸發(fā)條件。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停是一種車輛微混技術(shù)，該技術(shù)對(duì)于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)前端輪系不進(jìn)行改動(dòng)，主要通過發(fā)動(dòng)機(jī)EMS系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)，通過將原車普通鉛酸蓄電池和啟動(dòng)機(jī)變更成深充放型蓄電池和增強(qiáng)型啟動(dòng)機(jī)，同時(shí)增加蓄電池傳感器配合剎車真空泵，剎車信號(hào)，離合器信號(hào)，檔位信號(hào)等輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)/停止運(yùn)行功能。

使用自動(dòng)起停功能可以起到節(jié)省燃油的作用。當(dāng)車輛處于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工作情況時(shí)（如等紅燈，短暫停車等），在滿足一定的條件下，起停系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。再次起步時(shí)，啟動(dòng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)并拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖1中，BCM為車身管理系統(tǒng)，TCM為變速箱管理系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)自動(dòng)檔車型（手動(dòng)檔車型沒有TCM，對(duì)應(yīng)空檔和離合器開關(guān)），ICM為儀表管理系統(tǒng)。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

怠速起停系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需盡可能在起停系統(tǒng)動(dòng)作過程中不改變駕駛員正常的駕駛習(xí)慣，為此起停系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求人機(jī)交互界面清晰直觀，起停功能使能條件合理安全，觸發(fā)怠速停機(jī)或怠速停機(jī)后啟動(dòng)操作簡單。

圖2 怠速停機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)應(yīng)簡潔直觀，并能清晰的標(biāo)明怠速起停系統(tǒng)的工作狀態(tài)。為此，可在起停系統(tǒng)主開關(guān)和儀表上顯著位置設(shè)置指示燈用以表明起停系統(tǒng)的工作狀態(tài)，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

（1）將起停系統(tǒng)主開關(guān)設(shè)計(jì)成點(diǎn)觸式，并集成狀態(tài)指示燈。車輛在KeyOn狀態(tài)下，駕駛員按下一次開關(guān)就觸發(fā)一次起停功能開啟/關(guān)閉的狀態(tài)切換，同時(shí)集成在主開關(guān)上的指示燈滅表明起停功能開啟，而指示燈亮表明系統(tǒng)功能關(guān)閉。

（2）力求簡潔明了，在儀表上布置一個(gè)雙色燈（結(jié)合汽車指示燈的設(shè)計(jì)要求，紅綠雙色指示較為適宜），結(jié)合閃爍狀態(tài)，表明起停系統(tǒng)的工作狀態(tài)：

指示燈滅：起停功能未開啟，或起停功能開啟，但還未觸發(fā)停機(jī)；

綠色燈亮：起停功能開啟，并成功觸發(fā)怠速停機(jī)；

黃色燈亮：起停功能開啟，并觸發(fā)怠速停機(jī)失?。?/p>

黃色燈閃爍（1Hz）20秒后進(jìn)入黃燈常亮狀態(tài)：起停功能存在相關(guān)故障，并且不允許怠速起/停；

綠色燈以1Hz閃爍5秒(可標(biāo)定)后進(jìn)入正常模式顯示：指示起停下線檢測模式激活。

為與其他車輛指示燈進(jìn)行區(qū)分，狀態(tài)指示燈設(shè)計(jì)成帶字符顯示更能引起駕駛員的注意。

（3）手動(dòng)啟動(dòng)提示：車輛在進(jìn)入怠速停機(jī)后，如出現(xiàn)起停使能條件不滿足的情況，起停指示燈在此次駕駛循環(huán)，起停指示燈熄滅，儀表信息區(qū)顯示手動(dòng)啟動(dòng)信息，提示駕駛員手動(dòng)啟動(dòng)車輛。

3.2 起停功能使能條件設(shè)計(jì)

在駕駛員通過起停主開關(guān)開啟起停功能后，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU在判斷起停功能使能條件滿足后，會(huì)在駕駛員的起停觸發(fā)操作完成后進(jìn)入怠速停機(jī)狀態(tài)。為使匹配發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)的車輛運(yùn)行更節(jié)油、安全、可靠和舒適，起停使能條件設(shè)計(jì)可從安全性、駕駛意圖、駕駛合理性和駕駛員舒適體驗(yàn)性要求逐步反向推導(dǎo)出起停功能使能條件設(shè)計(jì)細(xì)則，下表列出了起停功能使能條件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素，在起停功能使能條件中需重點(diǎn)考慮：

表1 起停功能使能條件

3.3 怠速停機(jī)觸發(fā)條件設(shè)計(jì)

在車輛滿足汽起停功能使能條件后，駕駛員可通過觸發(fā)操作使車輛進(jìn)入怠速停機(jī)狀態(tài)。為使起停系統(tǒng)使用簡單、可靠，在安全的前提下，怠速停機(jī)觸發(fā)條件設(shè)計(jì)應(yīng)按照正確的駕駛規(guī)則，盡可能符合常規(guī)車輛的駕駛習(xí)慣。手動(dòng)變速箱與自動(dòng)變速箱的觸發(fā)條件設(shè)計(jì)有所不同：

表2 怠速停機(jī)觸發(fā)條件

3.4 怠速停機(jī)自動(dòng)起動(dòng)觸發(fā)條件設(shè)計(jì)

在車輛進(jìn)入怠速停機(jī)狀態(tài)后，起停系統(tǒng)通過對(duì)自動(dòng)起動(dòng)觸發(fā)條件的判定來識(shí)別駕駛員的駕駛意圖，自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。車輛進(jìn)入怠速停機(jī)后，其他系動(dòng)仍在運(yùn)行，自動(dòng)起動(dòng)觸發(fā)條件分為駕駛員觸發(fā)條件和車輛觸發(fā)條件。

表3 駕駛員自動(dòng)起動(dòng)觸發(fā)條件

對(duì)匹配EPB、AotuHold功能的自動(dòng)檔，EPB、AotuHold作動(dòng)視為制動(dòng)踏板踩下。

表4 車輛自動(dòng)起動(dòng)觸發(fā)條件

以上為車輛觸發(fā)方式的必要條件，對(duì)于手動(dòng)變速箱車輛，其傳動(dòng)鏈必須脫開（離合器深踩或在檔位空檔），對(duì)于自動(dòng)變速箱車輛，其制動(dòng)踏板踩下或檔位在P/N檔。

3.5 起停功能退出觸發(fā)條件設(shè)計(jì)

在車輛進(jìn)入怠速停機(jī)后，可能會(huì)出現(xiàn)起停使能條件不滿足的情況，為此，需設(shè)計(jì)車輛在當(dāng)前狀態(tài)下退出起停功能的觸發(fā)條件，在條件回復(fù)后在下次駕駛循環(huán)中自動(dòng)開啟起停功能，保障安全。

表5 起停功能退出觸發(fā)條件

當(dāng)以上條件滿足，車輛在怠速停機(jī)狀態(tài)下退出起停功能，應(yīng)提示駕駛員手動(dòng)啟動(dòng)車輛。

4 結(jié)束語

為滿足日益嚴(yán)格的油耗和排放法規(guī)，本文設(shè)計(jì)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)。該系統(tǒng)基發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，在內(nèi)燃機(jī)車輛上經(jīng)過簡單改造，即可應(yīng)用。起停系統(tǒng)動(dòng)作盡可能不改變駕駛員正常的駕駛系統(tǒng)，其使能、觸發(fā)條件的設(shè)計(jì)在保障安全、舒適的前提下，能準(zhǔn)確判斷出駕駛員的駕駛意圖，并在人機(jī)交互界面，清晰表明起停系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

[1] 江淮汽車技術(shù)中心《綠程汽油機(jī)節(jié)油技術(shù)分析報(bào)告》.

[2] 周龍寶《內(nèi)燃機(jī)學(xué)》第三版 北京機(jī)工印刷廠,2015.

[3] 張西振《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)》第三版 機(jī)械工業(yè)出版社,2016.

Research on the design of idle start-stop system of automobile engine

Dai Yonggang, Cao Huiying, Cheng Jianfeng, Li Jie, Xie Xiaochao
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD technology center, Anhui Hefei 230601 )

In order to reduce the vehicle fuel consumption to meet the increasingly stringent fuel consumption regulations, this paper designed an engine idle start-stop system, focused on its control flow, and its control state trigger condition, which is based on the engine management system.

idle start-stop system; trigger condition; engine management system

U462.1

A

1671-7988 (2017)16-28-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.011

代永剛，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。