發(fā)動(dòng)機(jī)啟停系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

化永星

摘 要：STOP&START簡(jiǎn)稱STT，是車輛在行駛過(guò)程中節(jié)能減排的一種技術(shù)。STT是一套控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停止的系統(tǒng)，是現(xiàn)在汽車的一個(gè)重要輔助功能的組成部分，它影響汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。本文主要講述了發(fā)動(dòng)機(jī)啟停技術(shù)發(fā)展過(guò)程、部件組成和工作原理等，著重介紹了啟停系統(tǒng)的主要組成元件、工作原理。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng) 停止系統(tǒng) 工作原理 工作條件

The Structural Composition and Working Principle of The Engine Start-Stop System

Hua Yongxing

Abstract：STOP&START is abbreviated as STT， which is a technology for energy saving and emission reduction during vehicle driving. STT is a system that controls the start and stop of the engine. It is a component of an important auxiliary function of the current car. It affects the fuel economy of the car. This article mainly describes the engine start-stop technology development process， component composition and working principle， etc.， focusing on the main components and working principles of the start-stop system.

Key words：start system， stop system， working principle， working conditions

1 發(fā)動(dòng)機(jī)啟停技術(shù)簡(jiǎn)介

發(fā)動(dòng)機(jī)啟停技術(shù)簡(jiǎn)稱STT。它出現(xiàn)在上世紀(jì)七十年代。本篇文章主要以大眾汽車中的啟停系統(tǒng)為例進(jìn)行講解。STT是通過(guò)電腦判斷車輛的運(yùn)行狀態(tài)，例如車輛在十字路口等待紅燈、城市擁堵等停滯狀態(tài)，電腦通過(guò)相應(yīng)的傳感器傳遞信息，向發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元傳遞停車信號(hào)，汽車供油系統(tǒng)自動(dòng)停止供油，發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作。此技術(shù)首先由豐田皇冠應(yīng)用，一些汽車企業(yè)也開始涉足這項(xiàng)技術(shù)，例如：奧迪、一汽大眾、東風(fēng)雪鐵龍等眾多品牌都開始涉足這一技術(shù)，但一直到2006年自動(dòng)啟停技術(shù)才開始被汽車企業(yè)廣泛投入使用。

2 系統(tǒng)概覽

2.1 啟停系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

2.1.1 啟停系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

STT系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)電腦中其中的一個(gè)功能，該系統(tǒng)運(yùn)行需要相關(guān)的傳感器、執(zhí)行器與電腦等部件參與。下面列出了一些必要的車輛部件，如圖1所示。但是，為了起動(dòng)/停止系統(tǒng)與車輛上其它系統(tǒng)工作的協(xié)調(diào)性，以及對(duì)啟動(dòng)停止系統(tǒng)的工作條件進(jìn)行檢測(cè)，還需要一些相關(guān)信息。如：蓄電池電壓、蓄電池溫度、冷卻液溫度、方向盤轉(zhuǎn)角、換擋桿位置、制動(dòng)踏板位置信號(hào)、制動(dòng)壓力信號(hào)、車外溫度信號(hào)、車內(nèi)溫度信號(hào)。

2.1.2 主要組成部件

1）起動(dòng)/停止運(yùn)行開關(guān)F416，該開關(guān)安裝在換擋桿右下方的開關(guān)板條上。不同車型起動(dòng)/停止按鈕不同，當(dāng)起止運(yùn)行開關(guān)損壞時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)啟停功能失效，隨后發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的故障存儲(chǔ)器就會(huì)記錄相關(guān)故障信息。

2）蓄電池監(jiān)控傳感器

蓄電池的電量決定發(fā)動(dòng)機(jī)的再啟動(dòng)，它是發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止運(yùn)行過(guò)程的一個(gè)重要條件。蓄電池監(jiān)控傳感器安裝在蓄電池的負(fù)極。

蓄電池傳感器根據(jù)測(cè)得的蓄電池信號(hào)，轉(zhuǎn)換為以下信息：蓄電池電壓、蓄電池電流和蓄電池溫度。

3）啟動(dòng)電機(jī)

啟停系統(tǒng)主要故障經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在啟動(dòng)機(jī)、蓄電池、控制單元、控制程序等方面，尤其啟動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的故障概率最高，所以帶有啟停功能的車輛對(duì)啟動(dòng)電機(jī)有相對(duì)較高的要求。不帶啟停功能的車輛在行駛中，正常就啟動(dòng)一次，帶啟停功能的車輛，在行駛過(guò)程中啟動(dòng)電機(jī)會(huì)頻繁的啟動(dòng)對(duì)啟動(dòng)機(jī)的質(zhì)量和性能要求較高。

4）發(fā)電機(jī)

普通車輛的發(fā)電機(jī)是通過(guò)一根單獨(dú)的導(dǎo)線使其與發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車電路相連接的。而帶有啟停功能的車輛，其發(fā)電機(jī)是通過(guò)一條LIN線來(lái)進(jìn)行信息的傳遞的。信息也可以通過(guò)CAN線向其它一些相關(guān)的控制器傳遞相關(guān)信息。比如發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、加速踏板控制器。

5）蓄電池

帶有啟停功能的車輛對(duì)蓄電池有較高的要求，在車輛行駛過(guò)程中會(huì)頻繁啟動(dòng)，蓄電池也需要頻繁向啟動(dòng)電機(jī)供電，這就會(huì)加快消耗蓄電池的使用壽命，普通鉛蓄電池滿足不了這樣的惡劣的工作狀況，所以就需要相對(duì)更為高級(jí)的蓄電池，即為AGM蓄電池。

6）電壓穩(wěn)定器

穩(wěn)壓器就是-個(gè)DC/DC-變壓器。電壓穩(wěn)定器的作用就是將車輛12V電源在特殊工況下，將車載網(wǎng)絡(luò)的工作電壓穩(wěn)定在約12V。因?yàn)镾TT系統(tǒng)需要很大電流才能正常工作，會(huì)影響車上其它用電器的正常使用。它可以穩(wěn)定工作電壓，確保使汽車其它用電設(shè)備正常工作。

2.2 系統(tǒng)通信

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，不僅要接收油門和剎車信號(hào)以外，還要接收并處理更多的信息，比如：?jiǎn)?dòng)停止開關(guān)信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、機(jī)油液位信號(hào)、制動(dòng)踏板位置信號(hào)、蓄電池電壓信號(hào)、蓄電池溫度信號(hào)等等。邏輯系統(tǒng)首先要確定點(diǎn)火開關(guān)信號(hào)，其次對(duì)啟停裝置運(yùn)行及其它系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3 啟停系統(tǒng)工作原理

按下啟停功能按鍵，啟停功能激活。

啟動(dòng)蓄電池向蓄電池監(jiān)控單元供電，蓄電池監(jiān)控單元被激活形成回路，蓄電池監(jiān)控單元監(jiān)控啟動(dòng)蓄電池的啟動(dòng)電壓、啟動(dòng)電流和蓄電池溫度，將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信息傳遞給J533（網(wǎng)關(guān)），網(wǎng)關(guān)將處理好的信號(hào)傳遞J623（發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元），F(xiàn)47（制動(dòng)踏板開關(guān)）把信號(hào)傳遞給J623（發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元），如圖2所示。檔位傳感器將檔位信號(hào)傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)這些信號(hào)統(tǒng)一處理，處理完后，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元將要關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)傳遞給J538（燃油泵控制單元），燃油泵控制單元將信號(hào)傳遞給供給燃油泵，供給燃油泵收到信號(hào)后，停止工作，供油中斷，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，停止工作。

當(dāng)?shù)缆凡辉趽矶禄蛘呓煌ㄐ盘?hào)燈已經(jīng)變?yōu)榫G色信號(hào)燈后，發(fā)動(dòng)機(jī)需要再次啟動(dòng)。再次啟動(dòng)首先要滿足啟動(dòng)的條件，啟動(dòng)電機(jī)經(jīng)過(guò)蓄電池供電進(jìn)入工作，啟動(dòng)電機(jī)通過(guò)啟動(dòng)繼電器2（J907）和啟動(dòng)繼電器1（J906）將啟動(dòng)信號(hào)傳遞給啟動(dòng)開關(guān)E693，最后啟動(dòng)信號(hào)傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元當(dāng)中。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元緊接著對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，處理后將啟動(dòng)信號(hào)通過(guò)燃油泵控制單元傳遞給供給燃油泵，供給燃油泵（G6）接到信號(hào)后開始工作，快速向燃油系統(tǒng)供油，發(fā)動(dòng)機(jī)開始工作。

4 啟停系統(tǒng)工作條件

4.1 停車—關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)

發(fā)動(dòng)機(jī)中STT系統(tǒng)關(guān)閉的條件，除了駕駛員正常操作離合器、制動(dòng)器和換檔桿外，還需要滿足一些其它條件：

方向盤轉(zhuǎn)角<270°。

車的傾斜角≤10%。

冷卻液溫度在25℃-100℃之間。

制動(dòng)真空壓力大于550mbar。

車輛停止，輪速為0km/h。

蓄電池溫度大于或等于-1℃并且要低于55℃。

發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙蓋蓋上：防止由于意外的重啟，機(jī)艙內(nèi)旋轉(zhuǎn)部件造成危害。

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速小于每分鐘1200轉(zhuǎn)。

4.2 繼續(xù)行駛—啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)

要想讓發(fā)動(dòng)機(jī)啟停系統(tǒng)再次啟動(dòng)。需要滿足以下條件：

駕駛員位置系好安全帶。

發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙蓋已經(jīng)關(guān)閉。

駕駛員側(cè)（左前）車門已關(guān)閉。

駕駛員已踩下離合器踏板（手動(dòng)擋）。

換擋桿處于空擋位置。（手動(dòng)擋）

駕駛員松開制動(dòng)踏板。

自動(dòng)檔車處于D檔。

4.3 按車輛需求啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)

如下這些因素會(huì)促使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。

根據(jù)車輛配置的不同，可能涉及到下述條件：車輛停在坡道上時(shí)溜車，當(dāng)需要制動(dòng)系統(tǒng)助力和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力時(shí)，當(dāng)車輛速度超過(guò)3km/h，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng);發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度超出范圍（不在25℃到100℃之間）;制動(dòng)助力不足;蓄電池電壓不足;使用了除霜按鍵，鼓風(fēng)機(jī)檔位超過(guò)了4級(jí)，需要空調(diào)的制熱或制冷要求，出風(fēng)口目標(biāo)溫度和成員室溫度之差大于8℃等。

4.4 中斷條件

下列這些條件會(huì)使啟動(dòng)停止系統(tǒng)工作中斷，條件如下：?jiǎn)⑼Ｏ到y(tǒng)功能鍵關(guān)閉;蓄電池電量不足以滿足再次發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)功能再次啟動(dòng)的要求;除霜功能已開啟;前風(fēng)玻璃調(diào)控制操作設(shè)置溫度與車內(nèi)實(shí)際溫度差大于8℃;發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于1200r/min;發(fā)電機(jī)損壞。

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