汽车发动机启停技术

控制发动机引擎自动点火、熄火的节油省能技术

汽车发动机启停技术是一种节油省能技术，可以控制发动机引擎自动点火和熄火，简单来讲相当于电脑的“睡眠”操作，不是直接将发动机“开关机”，而是进行休眠，在短暂的熄火后，当车主需要启动车辆时可以随时重新启动。

存在问题

与自动变速器兼容

自动变速器主要由液力传动装置和液压控制的齿轮变速器装置组成。它利用液压控制换挡执行元件来实现自动换挡。因此,液压是自动变速器运作不可缺少的,而液压是由发动机工作时带动油泵来产生的,一旦发动机停机,油泵是无法工作的。

在发动机重新启动时,由于液压油无法立刻供应,产生自动变速器换挡迟滞现象(一般为0.8s)。这会给驾驶员带来顿挫和运行不流畅的消极驾驶体验。

采埃孚(ZF)公司提供的解决方案是在自动变速器内部集成一个弹簧活塞式的液压储能器,当发动机启动时释放弹簧,将内部液压油提供给变速器,从而大大减少迟滞时间,仅需0.35s便可启动发动机。

空调运转

一般车辆的空调系统也是由发动机带动的,一旦发动机停机,空调系统也将无法运行,这会给驾驶员和乘客的舒适性造成影响。有多种可以施行的解决方案,比如更换电动空调,让高压电池做动力源;利用自动空调控制逻辑,使车内保持温度等。

合理的控制策略

怠速启停系统工作时,都或多或少存在启动延迟、停机判定不准确等缺陷。需要结合不同地域各自不同的交通状况,进行合理的设计,使得怠速启停系统更加具有适应性。

系统组成

怠速启停系统组成根据不同的技术方案,有不同的系统组成。启停系统主要有三种技术方案,分别是

（1）分离式启动机和发电机方案(SMG),需要有增强式启动机和加强的蓄电池;

（2）集成启动机/发电机方案(1MG),无需增强式启动机和发电机,拥有一体式启动/发电机;

（3）马自达的技术方案(SISS)需要直喷发动机及特殊机构使其曲轴停在特定位置。

机械结构

集成启动机/发电机IMG方案中采用皮带传动的集成启动/发电机技术BSG(Belt-driven Starter Generator)也被叫做 BMG ( Belt-driven Motor Generator)或 B-ISG ( Belt-driven Integrated Starter Generator),如图2所示,其 BSG 电机被放置在发动机前部,通过皮带传动机构与发动机相连,可在发动机热机状态作为频繁启动的启动机,也可用作发电机来为车辆提供电力。

但它也有很大的缺陷,由于BSG电机是交流电机,需要增加逆变器来控制电流,还需要配备较为昂贵的电子元件;同时BSG系统一般还需要保留传统启动机来防止低温时由于皮带打滑而导致无法启动,因此成本较高。另外BSG系统由于采用皮带轮驱动,对发动机排量大小也有一定的限制,通常排量大于2.0L的汽油发动机和1.6L的柴油发动机使用该技术方案均有较大的困难.

图3为分离式启动机和发电机SMG技术方案示意图。它用相应功率的增强型启动机替代传统启动机,不增加更多电子元件,动力传动系统及发动机舱布置也无需调整。

增强型启动机大大提高了启动机的使用寿命,改进的啮合构造更使得启动机在性能和噪声方面有较好的表现,可确保发动机安全、快速、宁静地启动。这种启动机不仅成本较低,而且零件更少,适合当前所有的汽油发动机和3L以内的柴油发动机。

工作原理

怠速启停系统工作原理对于搭载手动变速器的车辆,当配备有怠速启停系统的车辆遇到红灯或者道路拥堵情况时,带有怠速停机功能的发动机控制模块(ECM)接收通过各种传感器和开关采集到的驾驶员操作信息(如探刹车,挂空挡,松离合等),进而判断驾驶员的停车意图,在整车状况满足发动机停机的其他所有判断条件下,ECM便控制发动机熄火;当信号灯或道路状况允许继续行驶时,ECM再次通过驾驶员操作(踩下离合器)来判断驾驶员的启动意图,从而控制启动机启动发动机,迅速使发动机恢复正常运行状态。

对于搭载自动变速器的车辆,当车辆需要停车等待时,踩下刹车踏板直至停车,发动机便会由EMC控制熄火,此时也可将挡位换至P挡而释放刹车踏板,发动机也不会启动;需要继续行驶时,松开刹车踏板,发动机即立刻启动,如果之前已将挡位置于P挡,则挂入D挡时发动机便会立刻启动。

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