汽車發動機怠速起停系統設計研究

代永剛，曹慧穎，程劍峰，李杰，解小超

汽車發動機怠速起停系統設計研究

代永剛，曹慧穎，程劍峰，李杰，解小超

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

為降低車輛油耗，以滿足日益嚴格的油耗法規，文章設計了一種發動機怠速起停系統，重點闡述了其控制流程，及其控制狀態觸發條件，該系統基于發動機管理系統實現。

怠速起停系統；觸發條件；發動機管理系統

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

1 概述

隨著油耗法規和排放發規的不斷加嚴，如何降低車輛油耗，達到法規要求，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到的紅線。鑒于此，各大主機廠都在競相開發和應用節油技術降低產品油耗，這其中，發動機怠速起停系統作為一種機外節油技術，因其易于實現、成體低、尤其適用擁堵的城市工況、可選擇性（駕駛員可關閉該功能）等優點，被各主機廠廣泛采用。之前只在高端車型使用的起停系統，也越來越多的應用在中、低檔車型上。本文通過闡述發動機怠速起停系統設計方案，本文設計了一種發動機怠速起停系統，重點闡述了其控制流程，及其控制狀態觸發條件。

2 發動機怠速起停系統

發動機怠速起停是一種車輛微混技術，該技術對于傳統汽車的發動機前端輪系不進行改動，主要通過發動機EMS系統控制實現，通過將原車普通鉛酸蓄電池和啟動機變更成深充放型蓄電池和增強型啟動機，同時增加蓄電池傳感器配合剎車真空泵，剎車信號，離合器信號，檔位信號等輸入信號實現發動機自動起動/停止運行功能。

使用自動起停功能可以起到節省燃油的作用。當車輛處于發動機怠速工作情況時（如等紅燈，短暫停車等），在滿足一定的條件下，起停系統將自動關閉發動機。再次起步時，啟動機自動運轉并拖動發動機快速起動。

圖1 發動機怠速起停系統結構框圖

圖1中，BCM為車身管理系統，TCM為變速箱管理系統，對應自動檔車型（手動檔車型沒有TCM，對應空檔和離合器開關），ICM為儀表管理系統。

3 發動機怠速起停系統設計方案

怠速起停系統的設計需盡可能在起停系統動作過程中不改變駕駛員正常的駕駛習慣，為此起停系統的設計要求人機交互界面清晰直觀，起停功能使能條件合理安全，觸發怠速停機或怠速停機后啟動操作簡單。

圖2 怠速停機系統運行流程圖

3.1 發動機怠速起停系統人機交互界面設計

發動機怠速起停系統的人機交互界面設計應簡潔直觀，并能清晰的標明怠速起停系統的工作狀態。為此，可在起停系統主開關和儀表上顯著位置設置指示燈用以表明起停系統的工作狀態，其設計要點如下：

（1）將起停系統主開關設計成點觸式，并集成狀態指示燈。車輛在KeyOn狀態下，駕駛員按下一次開關就觸發一次起停功能開啟/關閉的狀態切換，同時集成在主開關上的指示燈滅表明起停功能開啟，而指示燈亮表明系統功能關閉。

（2）力求簡潔明了，在儀表上布置一個雙色燈（結合汽車指示燈的設計要求，紅綠雙色指示較為適宜），結合閃爍狀態，表明起停系統的工作狀態：

指示燈滅：起停功能未開啟，或起停功能開啟，但還未觸發停機；

綠色燈亮：起停功能開啟，并成功觸發怠速停機；

黃色燈亮：起停功能開啟，并觸發怠速停機失??；

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

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

為與其他車輛指示燈進行區分，狀態指示燈設計成帶字符顯示更能引起駕駛員的注意。

（3）手動啟動提示：車輛在進入怠速停機后，如出現起停使能條件不滿足的情況，起停指示燈在此次駕駛循環，起停指示燈熄滅，儀表信息區顯示手動啟動信息，提示駕駛員手動啟動車輛。

3.2 起停功能使能條件設計

在駕駛員通過起停主開關開啟起停功能后，發動機ECU在判斷起停功能使能條件滿足后，會在駕駛員的起停觸發操作完成后進入怠速停機狀態。為使匹配發動機怠速起停系統的車輛運行更節油、安全、可靠和舒適，起停使能條件設計可從安全性、駕駛意圖、駕駛合理性和駕駛員舒適體驗性要求逐步反向推導出起停功能使能條件設計細則，下表列出了起停功能使能條件設計的關鍵要素，在起停功能使能條件中需重點考慮：

表1 起停功能使能條件

3.3 怠速停機觸發條件設計

在車輛滿足汽起停功能使能條件后，駕駛員可通過觸發操作使車輛進入怠速停機狀態。為使起停系統使用簡單、可靠，在安全的前提下，怠速停機觸發條件設計應按照正確的駕駛規則，盡可能符合常規車輛的駕駛習慣。手動變速箱與自動變速箱的觸發條件設計有所不同：

表2 怠速停機觸發條件

3.4 怠速停機自動起動觸發條件設計

在車輛進入怠速停機狀態后，起停系統通過對自動起動觸發條件的判定來識別駕駛員的駕駛意圖，自動啟動發動機。車輛進入怠速停機后，其他系動仍在運行，自動起動觸發條件分為駕駛員觸發條件和車輛觸發條件。

表3 駕駛員自動起動觸發條件

對匹配EPB、AotuHold功能的自動檔，EPB、AotuHold作動視為制動踏板踩下。

表4 車輛自動起動觸發條件

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

3.5 起停功能退出觸發條件設計

在車輛進入怠速停機后，可能會出現起停使能條件不滿足的情況，為此，需設計車輛在當前狀態下退出起停功能的觸發條件，在條件回復后在下次駕駛循環中自動開啟起停功能，保障安全。

表5 起停功能退出觸發條件

當以上條件滿足，車輛在怠速停機狀態下退出起停功能，應提示駕駛員手動啟動車輛。

4 結束語

為滿足日益嚴格的油耗和排放法規，本文設計了一種發動機怠速起停系統。該系統基發動機管理系統擴展實現，在內燃機車輛上經過簡單改造，即可應用。起停系統動作盡可能不改變駕駛員正常的駕駛系統，其使能、觸發條件的設計在保障安全、舒適的前提下，能準確判斷出駕駛員的駕駛意圖，并在人機交互界面，清晰表明起停系統的工作狀態。

[1] 江淮汽車技術中心《綠程汽油機節油技術分析報告》.

[2] 周龍寶《內燃機學》第三版 北京機工印刷廠,2015.

[3] 張西振《汽車發動機電控技術》第三版 機械工業出版社,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股份有限公司技術中心。