針對控制策略的汽車怠速啟停系統(tǒng)優(yōu)化設計

余 韻

（廣西工業(yè)技師學院， 廣西 南寧 530031）

引言

當前我國工業(yè)發(fā)展的速度正在以持續(xù)穩(wěn)定的步伐不斷加快，且工業(yè)化生產(chǎn)與制造的效能也在不斷提升。其中汽車產(chǎn)業(yè)作為支撐國家工業(yè)化發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，同樣具備超強的發(fā)展動力和生命力。而且，在當今時代背景下，汽車對于人們而言不僅僅是一個簡單的交通工具，而被賦予更多的文化與屬性，且在現(xiàn)階段的汽車制造產(chǎn)業(yè)中，為尋求技術上的創(chuàng)新和突破，汽車已經(jīng)成為了人們的“第二個家”[1]。從20 世紀福特成功發(fā)明出第一輛嚴格意義上的汽車之后，福特公司就正式成立，且針對于全世界銷售和拓展的汽車產(chǎn)業(yè)也開始建立和運行。在這一背景下，汽車成為了當時的一種新風尚，且開始逐步代替馬車、人力車等交通工具。進入21 世紀之后，從國際視野來分析，哪一個國家的汽車產(chǎn)業(yè)得到了高速發(fā)展，該國家的整體經(jīng)濟發(fā)展和建設效能必然會得到提升。而我國就是在這一形勢下實現(xiàn)了經(jīng)濟的飛躍及國家工業(yè)化建設效能的再次發(fā)展。

1 汽車怠速啟?？刂品桨讣肮ぷ髟?/h2>

1.1 控制方案

汽車怠速啟停控制技術的應用主要是基于汽車發(fā)動機而實現(xiàn)的。因此，對汽車怠速啟停技術進行方案優(yōu)化的過程中，需要對汽車發(fā)動機控制技術進行深入分析與研究。兩者在相互依存的關系下，需要通過相互控制與制約的方法實現(xiàn)功能性的發(fā)揮。而在汽車的控制系統(tǒng)中，作為關鍵的部分就是EMS 應用系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬于汽車發(fā)動機的綜合性管理模塊。EMS 系統(tǒng)對于汽車發(fā)動機的正常運行有著根本性的意義，且對于汽車怠速啟停系統(tǒng)的控制和管理也非常重要。在汽車的整個運行系統(tǒng)中，EMS 應用系統(tǒng)主要負責的區(qū)域是對汽車怠速啟停進行信號的傳遞，所以EMS 應用系統(tǒng)在其中所起到的是一個傳感器的作用。在汽車的怠速啟停系統(tǒng)中，需要有多個傳感器對其進行服務，這樣才能保證信號傳遞的及時性和有效性，進而保證發(fā)動機的工作處于一個時刻更新的狀態(tài)下。另外，在汽車怠速啟?？刂品桨钢?，還可以融合智能傳感器單元對其進行設計，基于智能傳感器的應用，能夠保證汽車怠速起停系統(tǒng)的安全性，且能夠對汽車發(fā)動機作有效管理和控制。在智能傳感器和EMS 系統(tǒng)的結合應用背景下，汽車怠速起停系統(tǒng)的工作效能會得到有效提升，同時能夠有效地判斷出駕駛員的行車意圖。而且，在這一過程中，為尋求控制方案的合理性，還融合了非接觸式霍爾傳感器的應用，該傳感器能夠實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的及時處理與分析，這對于促進傳感器單元及EMS 發(fā)動機管理系統(tǒng)的工作效能有著重要的幫助作用。

1.2 工作原理

在汽車怠速啟停系統(tǒng)的應用中，其主要工作原理是基于汽車的電機啟停功能實現(xiàn)的。所以，從本質上分析，汽車怠速啟停系統(tǒng)是建立在汽車起動機基礎上實現(xiàn)的。而在當前的汽車怠速啟停系統(tǒng)應用中，汽車電機啟停功能逐步代替了汽車起動機啟停功能，進而也實現(xiàn)了真正意義上的汽車怠速啟停。在汽車怠速啟停系統(tǒng)的運行和實現(xiàn)過程中，主要是通過智能傳感器的應用及EMS 發(fā)動機管理系統(tǒng)的應用完成的，通過上述兩個系統(tǒng)的融合應用，能夠有效判斷出駕駛員駕駛汽車的各項意圖，從而讓系統(tǒng)根據(jù)駕駛員的駕駛意圖實現(xiàn)對汽車怠速啟停功能的合理控制與有效應用。一般情況下，當駕駛員對系統(tǒng)發(fā)出反饋之后，汽車怠速啟停系統(tǒng)能夠及時地響應駕駛員的需求，且能夠控制汽車的前進和后退狀態(tài)。從汽車怠速啟停系統(tǒng)的工作原理來分析，主要可以分為手動擋和自動擋兩個模式。第一模式為手動擋汽車怠速啟停系統(tǒng)管理與應用模式。在手動擋汽車怠速啟停系統(tǒng)的應用中，當汽車行駛到紅綠燈前，駕駛員需要踩剎車和離合器，在汽車穩(wěn)定之后將前進擋換成空擋，然后松開離合器，此時手動擋的汽車怠速啟停系統(tǒng)便會參與工作，且會自動熄滅汽車發(fā)動機，而且會在駕駛員再次踩住離合器、掛入前進擋并踩住加速踏板之后讓汽車前進。另外，在自動擋汽車的怠速啟停系統(tǒng)應用中，整個操作流程相對更為簡單。首先是汽車行駛到紅綠燈前之后，駕駛員需要踩住剎車踏板，然后在車輛停穩(wěn)之后，便會自動進入怠速啟停系統(tǒng)的工作模式。如果駕駛員需要讓車輛前進，只需要踩住加速踏板便可以接觸怠速啟停功能實現(xiàn)車輛的前進[2]。

2 汽車怠速啟停系統(tǒng)技術與問題分析

2.1 技術分析

首先是BSG 啟停系統(tǒng)，在BSG 汽車啟停技術中，主要是基于汽車的電機實現(xiàn)對汽車啟停功能的管理與控制。在這一背景下，汽車的BSG 電機就是一個啟停一體機，需要通過BSG 電機實現(xiàn)對汽車怠速啟停功能的實現(xiàn)，而且在模擬器信息傳遞和信號傳輸?shù)倪^程中同樣需要應用這一啟停一體機來實現(xiàn)兩者之間的連接。這是當前汽車怠速啟停技術應用領域中較為常見的一種，同時也是基于啟停一體機而發(fā)展起來的一種應用系統(tǒng)。在BSG 啟停系統(tǒng)的實際操作過程中，其技術應用模式是通過汽油噴射裝置對BSG 啟停系統(tǒng)進行指令，然后結合駕駛員的駕駛需求調整怠速狀態(tài)。在汽車怠速完畢重新啟動之后，汽車電源會繼續(xù)對BSG 啟停系統(tǒng)進行供電，從而有效驅動汽車發(fā)動機的正常運轉。

其次是ESM 啟停系統(tǒng)，在ESM 啟停系統(tǒng)中，ESM 是建立在增強型起動機的應用技術上構建的?；谠鰪娦推饎訖C的應用，能夠對汽車原有起動機的ESM 系統(tǒng)進行有效替換。通過不斷的研究證明，基于增強型起動機的應用能夠有效延長ESM 啟停系統(tǒng)的應用壽命，降低ESM 啟停系統(tǒng)的應用故障率，而且能在啟停的過程更加舒適、更加平順，這也是駕駛員對啟停技術的基礎性要求。另外，基于增強型起動機的應用，還能實現(xiàn)對安裝成本的有效控制與合理安排，這對于降低生產(chǎn)成本有著重要的作用。而且ESM 啟停系統(tǒng)相對其他技術而言具備更成熟的節(jié)能效果。

最后是GDI 啟停系統(tǒng)，在GDI 啟停系統(tǒng)的應用中，其核心技術是基于缸內直噴技術而設計的，所以GDI 啟停系統(tǒng)的具體運行流程為：第一是噴油，第二是點火，第三是燃燒，第四是發(fā)動。在這一過程中，汽車起動機在其中發(fā)揮了主要的作用，而且汽車的發(fā)動機能否實現(xiàn)有效啟動，主要是看噴油裝置能否向汽車氣缸中噴射足夠的汽油，且汽油能否實現(xiàn)充分的燃燒。如果汽油在燃燒的瞬間可以爆發(fā)出足夠的動力和推理，那么發(fā)動機就可以實現(xiàn)啟動，反之亦然。所以，GDI 啟停系統(tǒng)的應用相對其他技術而言不夠節(jié)能，但是相比較其他技術來說，GDI 啟停系統(tǒng)才是真正意義上的啟停系統(tǒng)，且整體運行的質量和效率也更好[3]。

2.2 問題分析

首先是啟動速度慢的問題，在傳統(tǒng)的汽車怠速啟停系統(tǒng)的應用中，由于各類技術上的問題難以攻克，以及汽車怠速啟停系統(tǒng)與汽車應用系統(tǒng)兼容性和匹配性的不合理等情況，導致部分品牌汽車在應用汽車怠速啟停系統(tǒng)的過程中存在啟動速度慢，甚至難以啟動的現(xiàn)象。造成這一問題的主要原因在于：此類汽車應用的汽車怠速啟停系統(tǒng)還是基于傳統(tǒng)技術平臺上開發(fā)的，因此需要通過燃油噴射的方法將汽油加壓，然后輸送到后排的氣缸中。一旦壓力不夠，便會造成汽車難以啟動的現(xiàn)象。而且，在汽車使用年限較長之后，部分汽車的怠速啟停系統(tǒng)會出現(xiàn)啟停延緩的現(xiàn)象，以及反饋機制不靈敏的現(xiàn)象。

其次是發(fā)動機磨損概率高的問題，由于汽車在日常使用中對于各個部件會存在磨損的現(xiàn)象，因此在汽車怠速自動啟停系統(tǒng)的實際應用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)的問題是：年限較長的存在有汽車怠速自動啟停失效，或由于發(fā)動機磨損較為嚴重，且頻繁進行自動啟停而造成的發(fā)動機再次受損。上述問題的發(fā)生主要是因為在汽車發(fā)動機的頻繁熄火和啟動過程中，齒輪及其他類型的零部件會不間斷的工作，且對各類零部件造成的磨損程度和功能消耗較大。特別是對于一些經(jīng)常冷啟動的汽車而言，頻繁應用汽車怠速自動啟停系統(tǒng)，對汽車發(fā)動機的傷害會加倍。因此，為避免這一問題的出現(xiàn)，駕駛員可以養(yǎng)成“熱車”的習慣，保證在寒冷氣候條件下提前熱車30 s 以上再進行啟動，這樣在使用汽車怠速自動啟停系統(tǒng)的時候會平順很多，且對發(fā)動機的磨損與傷害會大大降低[4]。

3 汽車怠速啟停系統(tǒng)控制策略優(yōu)化

在對汽車怠速啟停系統(tǒng)進行優(yōu)化與設計的過程中，需要結合當前汽車經(jīng)常應用的技術展開深入研究。如針對EMS 技術，可以將之與SSU 融合在一起進行應用，這樣便可以建立一套符合汽車控制系統(tǒng)應用需求的反饋機制和傳感機制，且能夠實現(xiàn)對汽車怠速啟停系統(tǒng)的智能化服務和智能化保障。而且，在這一技術的應用中，不僅可以實現(xiàn)對汽車怠速啟停系統(tǒng)的有效優(yōu)化，還能提升其控制能力，滿足汽車怠速啟停的實際工作需求。此外，還可以針對BCM技術的應用進行設計與研究，在此可以結合信息傳遞及網(wǎng)關作用的功能與價值作深入探索，通過構建HVAC 車內信息反饋與傳遞系統(tǒng)，以此幫助駕駛員實現(xiàn)更便利、更有效的汽車信息反饋和駕駛需求反饋。另外，在當前的汽車中，絕大部分為自動擋汽車。因此未來的汽車怠速啟停系統(tǒng)可以主要面向自動擋汽車的方向發(fā)展，從本質上分析，自動擋汽車的汽車怠速啟停系統(tǒng)設計與應用相比較手動擋而言更加先進，且更加便利。這也是現(xiàn)階段汽車怠速啟停系統(tǒng)控制策略的主要優(yōu)化方向與范疇，同時也是未來發(fā)展的趨勢和前景。

4 結語

隨著汽車數(shù)量的不斷上漲，當前暴露出來的問題也在不斷增多，特別是在當前的綠色、節(jié)能、環(huán)保的社會發(fā)展主旋律下，實現(xiàn)汽車怠速啟停系統(tǒng)的優(yōu)化，是當前技術人員需要重點思考和探索的一個問題。因此，研究結合了汽車怠速啟停控制的原理探討其中存在的關鍵性問題，并根據(jù)問題提出了解決的方法和優(yōu)化的策略，以此實現(xiàn)了對汽車怠速啟停系統(tǒng)的進一步設計與構建。