高春雪 孫保海

摘要：汽車起動(dòng)系統(tǒng)的作用是供給發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸達(dá)到必須的起動(dòng)轉(zhuǎn)速，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入自行運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入自行運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)后，起動(dòng)機(jī)便結(jié)束任務(wù)停止工作。由此可見傳統(tǒng)的起動(dòng)系統(tǒng)并未對(duì)車輛或人員的安全提出要求，本文就從安全角度出發(fā)對(duì)汽車起動(dòng)系統(tǒng)的控制過程進(jìn)行優(yōu)化，從而對(duì)車輛或駕駛員的安全起到一定幫助作用。

Abstract： The function of the automobile starting system is to supply enough starting torque to the crankshaft of the engine， so that the crankshaft of the engine reaches the necessary starting speed， and the engine enters the state of self-running. When the engine enters the state of self-running， the starter ends the task and stops working. It can be seen that the traditional starting system does not require the safety of the vehicle or the personnel. This article optimizes the control process of the starting system of the vehicle from a safety perspective， so as to help the safety of the vehicle or the driver.

關(guān)鍵詞：起動(dòng)系統(tǒng);起動(dòng)過程;優(yōu)化;安全

Key words： starting system;starting process;optimization;safety

中圖分類號(hào)：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）18-0071-02

0? 引言

手動(dòng)擋汽車在起動(dòng)過程中易發(fā)生“竄車”事故，會(huì)給車輛和駕駛?cè)藛T造成一些不必要的損失;長時(shí)間停車后，駕駛員會(huì)習(xí)慣性的去“點(diǎn)火”，這時(shí)會(huì)造成起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪、直流電機(jī)、單向離合器等部件的損壞。這些故障的造成基本上都是由人員操作失誤造成。本文就對(duì)起動(dòng)系統(tǒng)控制電路進(jìn)行優(yōu)化，以減少不必要的人或車的損失。這些不安全因素都是由起動(dòng)系統(tǒng)的工作電路決定（如圖1：A-蓄電;B-起動(dòng)機(jī)）（大眾寶來1.8L-92kW，發(fā)動(dòng)機(jī)代碼AGN。后文中所涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)等信息以該車型為主），該電路的人為控制部件僅有點(diǎn)火開關(guān)（D），即只要點(diǎn)火開關(guān)閉合，電流即經(jīng)50b號(hào)端子進(jìn)入直流電動(dòng)機(jī)使其工作[1]。為保證安全可引入控制模塊，以此來保證車輛和人員的安全。

1? 預(yù)防“竄車”電路優(yōu)化

“竄車”事故產(chǎn)生其根本原因是車輛起動(dòng)時(shí)檔位未處于空擋位置，或者駕駛員沒有踩下離合器。因此可以設(shè)定一個(gè)開關(guān)量來控制起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，只有保證該開關(guān)在閉合時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)才能通電，而在開關(guān)斷開時(shí)，即使點(diǎn)火開關(guān)處于ST位置，也要切斷直流電動(dòng)機(jī)的工作。這個(gè)控制功能的實(shí)現(xiàn)可以使用離合器開關(guān)來采集信號(hào)。

1.1 部分車型有離合器開關(guān)? 離合器開關(guān)電路圖（如圖2）。F36為常閉型開關(guān)，電子控制單元（ECU）通過其接收12V電壓信號(hào)，判斷離合器踩下與否。當(dāng)離合器踩下時(shí)，開關(guān)斷開，ECU根據(jù)其信號(hào)對(duì)點(diǎn)火提前角和噴油量進(jìn)行控制，減少換擋時(shí)的搓頓感，還可以對(duì)定速巡航系統(tǒng)進(jìn)行控制。

將此開關(guān)信號(hào)同時(shí)傳輸給單片機(jī)，用來控制起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程（如圖3）。踩下離合器，起動(dòng)系統(tǒng)正常起動(dòng);離合器未踩下，起動(dòng)電路切斷，起動(dòng)系統(tǒng)不允許起動(dòng)。將點(diǎn)火開關(guān)D/50b端子與起動(dòng)機(jī)的50號(hào)端子之間的導(dǎo)線（2.5ro/sw）斷開，在其上連接一常開型繼電器，控制起動(dòng)機(jī)吸拉線圈和保持線圈，進(jìn)而控制起動(dòng)機(jī)的工作與否。單片機(jī)接收來自離合器開關(guān)的信號(hào)，當(dāng)離合器開關(guān)閉合時(shí)（即離合器未踩下），三極管導(dǎo)通，單片機(jī)I/O接口為低電平信號(hào)，單片機(jī)控制繼電器觸點(diǎn)斷開，此時(shí)即使點(diǎn)火開關(guān)處于ST位置，起動(dòng)機(jī)也不能正常起動(dòng);踩下離合器時(shí)，離合器開關(guān)斷開，單片機(jī)I/O接口變?yōu)楦唠娖叫盘?hào)，單片機(jī)控制繼電器線圈通電，繼電器觸點(diǎn)閉合，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于ST位置時(shí)，起動(dòng)機(jī)才能正常起動(dòng)。這就提醒駕駛?cè)藛T在起動(dòng)前必須踩下離合，斷開動(dòng)力傳輸，從而保證車輛不會(huì)發(fā)生“竄車”事故。

1.2 部分車型上沒有離合器開關(guān)? 對(duì)于沒有離合器開關(guān)的車型，可以在原離合器上加裝一個(gè)離合器開關(guān)，開關(guān)的一個(gè)接線柱接12V電源信號(hào)，另一端接單片機(jī)控制模塊的信號(hào)輸入端。其工作過程跟上面相類似。

2? 動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)防止起動(dòng)機(jī)的誤啟動(dòng)

發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)，需要發(fā)動(dòng)機(jī)上的各類傳感器進(jìn)行信號(hào)的傳輸，來保證和監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作狀態(tài)。在該發(fā)動(dòng)機(jī)上利用到的主要傳感器有冷卻液溫度傳感器（G2）、霍爾傳感器（G40）、爆震傳感器（G61）、節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器角度傳感器（G187）、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器（G28）等等。理論上來講，只要這些傳感器有信號(hào)傳送給ECU，則可以判斷該發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作，此時(shí)應(yīng)該斷開起動(dòng)系統(tǒng)的工作電路來預(yù)防起動(dòng)機(jī)的誤啟動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)上采用的大部分傳感器傳遞的都是模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)進(jìn)入ECU后，在ECU內(nèi)部進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行處理。但模擬信號(hào)易受噪聲干擾，信號(hào)的損失率較高。在發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜的工作環(huán)境下，如果進(jìn)行線路改造可能對(duì)后期ECU處理信號(hào)產(chǎn)生影響，進(jìn)而可能對(duì)車輛運(yùn)行安全造成影響。數(shù)字信號(hào)的傳輸相對(duì)來說就比較穩(wěn)定，但發(fā)動(dòng)機(jī)上使用的數(shù)字類傳感器比較少，霍爾傳感器（G40）就是其一。

G40即凸輪軸位置傳感器（如圖4：1-霍爾傳感器電源，2-霍爾傳感器信號(hào)，3-霍爾傳感器接地），是噴油控制、點(diǎn)火正時(shí)的主控信號(hào)之一[2]。因此選擇凸輪軸位置傳感器信號(hào)作為啟動(dòng)系統(tǒng)的控制信號(hào)，既可以準(zhǔn)確判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，又可以確保在對(duì)線路改造過程中最大限度的保證信號(hào)的可靠性和穩(wěn)定性。將G40的信號(hào)（G40/2）引入單片機(jī)的I/O口中，對(duì)繼電器進(jìn)行控制，即可控制起動(dòng)機(jī)的工作（如圖5）。發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，G40/2有信號(hào)產(chǎn)生[3]，單片機(jī)控制繼電器線圈斷電，繼電器觸點(diǎn)斷開，起動(dòng)機(jī)無法正常工作;發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，單片機(jī)檢測(cè)G40/2端無信號(hào)輸入，控制繼電器觸點(diǎn)閉合，此時(shí)點(diǎn)火開關(guān)處于ST位置時(shí)，起動(dòng)機(jī)可以正常起動(dòng)。

3? 整體控制電路原理圖及控制過程分析

起動(dòng)系統(tǒng)控制優(yōu)化電路原理圖（如圖6），將離合器開關(guān)信號(hào)和凸輪軸位置傳感器信號(hào)同時(shí)傳輸給單片機(jī)的I/O口，單片機(jī)根據(jù)這兩個(gè)信號(hào)來控制繼電器觸點(diǎn)的閉合與斷開，進(jìn)而控制起動(dòng)機(jī)電路的導(dǎo)通與切斷。離合器開關(guān)斷開，同時(shí)G40/2無信號(hào)時(shí)，即發(fā)動(dòng)機(jī)沒有運(yùn)轉(zhuǎn)，單片機(jī)控制繼電器線圈通電，觸點(diǎn)閉合，此時(shí)點(diǎn)火開關(guān)ST，起動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作;離合器開關(guān)閉合或者G40/2有信號(hào)，單片機(jī)控制繼電器觸點(diǎn)斷開，起動(dòng)機(jī)的電磁開關(guān)處于斷路狀態(tài)，起動(dòng)機(jī)不工作（如圖7）。

4? 總結(jié)

本文對(duì)傳統(tǒng)的汽車起動(dòng)系統(tǒng)控制過程進(jìn)行優(yōu)化，在保證車輛正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行安全改進(jìn)，保證了車輛和駕駛?cè)藛T的安全。

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