真空度信號(hào)在啟停系統(tǒng)中的應(yīng)用

李 軍，余召鋒

（上汽大眾汽車(chē)有限公司，上海 201805）

啟停系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用在各類(lèi)乘用車(chē)中，其主要功能為：在紅燈或擁堵路面時(shí)，通過(guò)切斷油路，使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火，綠燈或者堵車(chē)前行時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重啟，從而減少怠速時(shí)的油耗和排放，給用戶帶來(lái)利益，減少對(duì)環(huán)境的污染。

啟停系統(tǒng)涉及的整車(chē)控制器較多，包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、變速器控制器、底盤(pán)控制器、空調(diào)控制器等，各個(gè)控制器與啟停相關(guān)的邏輯參數(shù)也較多。本文主要討論真空度信號(hào)與啟停系統(tǒng)的關(guān)系。

1 真空管路和真空助力器

1.1 真空管路連接圖

圖1是真空管路連接發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管和真空助力器的示意圖。

1.2 真空助力器的工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣行程是在極其有限的時(shí)間內(nèi)吸入混合氣(或純空氣），同時(shí)因結(jié)構(gòu)及工作原理的需要，空氣又必須通過(guò)空氣濾清器、節(jié)氣門(mén)、進(jìn)氣門(mén)等層層“路障”進(jìn)入氣缸，在時(shí)間有限和道路阻塞二者的共同作用下，使得在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)氣管內(nèi)的壓力會(huì)低于外界大氣壓力而形成一定的真空度 (真空吸力）。

進(jìn)氣歧管位于節(jié)氣門(mén)與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)之間，之所以稱(chēng)為歧管，是因?yàn)榭諝膺M(jìn)入節(jié)氣門(mén)后，經(jīng)過(guò)歧管緩沖，空氣流道就在此分歧了。

真空助力系統(tǒng)通過(guò)真空管和發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管相連接，真空管內(nèi)有單向閥。當(dāng)進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空度大于真空助力系統(tǒng)的真空度時(shí)，單向閥打開(kāi)；小于時(shí)，單向閥關(guān)閉。從而利用進(jìn)氣歧管的真空度來(lái)形成真空助力系統(tǒng)的真空。

圖1 真空管路連接示意圖

真空助力系統(tǒng)利用真空產(chǎn)生的壓力，把制動(dòng)液壓入4個(gè)輪子里的制動(dòng)裝置，推動(dòng)制動(dòng)片掐住制動(dòng)盤(pán)或頂住制動(dòng)鼓，從而達(dá)到制動(dòng)的目的。

當(dāng)?shù)?次踩下制動(dòng)踏板，由于真空助力器存在足夠真空，其踏板行程正常，同時(shí)，踩下制動(dòng)踏板，真空助力系統(tǒng)的閥門(mén)會(huì)打開(kāi)，助力器的真空度會(huì)損失；第2次踩下制動(dòng)踏板時(shí)，由于第1次已損失一些真空，所以踏板行程會(huì)減小很多；第3次踩下制動(dòng)踏板時(shí)，真空助力器內(nèi)真空已很小，所以踏板行程也很小，就再不能踩動(dòng)了。

如圖2所示，當(dāng)松制動(dòng)時(shí)，真空助力器無(wú)Fsupport助力；當(dāng)踩制動(dòng)時(shí)，單向閥門(mén)打開(kāi)，真空助力器提供Fsupport助力增加；當(dāng)踩制動(dòng)后保持時(shí)，單向閥門(mén)關(guān)閉，真空助力器在達(dá)到平衡后保持某一固定值。

圖2 真空助力器工作原理圖

2 啟停系統(tǒng)中真空度信號(hào)的作用及其邏輯定義

2.1 真空度信號(hào)的作用及控制策略

啟停系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火后，進(jìn)氣歧管將不會(huì)提供真空助力系統(tǒng)的真空度。

整車(chē)系統(tǒng)中，為了獲得良好的踏板感覺(jué)，要維持一定的真空度，如果真空度不夠，踏板會(huì)變重，為了獲得同樣的減速度，需要在踏板上施加更大的力，如果反應(yīng)不及時(shí)，可能引起事故，所以需要定義最小的真空度值。當(dāng)真空助力減小時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)需要自動(dòng)重啟，保證能夠容易制動(dòng)并能剎住車(chē)。這樣，需要在真空管上增加一個(gè)真空度傳感器，來(lái)檢測(cè)真空度值。

真空度傳感器可以連接到底盤(pán)控制器ESC，通過(guò)ESC判斷后，將是否允許發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火及是否要求發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重啟信號(hào)直接發(fā)給啟停系統(tǒng)控制模塊。真空度信號(hào)的控制策略如圖3所示。

圖3 真空度信號(hào)的控制策略

2.2 真空度信號(hào)的啟停算法邏輯圖

從圖4可以看出，踩制動(dòng)至車(chē)輛靜止時(shí)，當(dāng)真空度低于閾值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)禁止自動(dòng)熄火，當(dāng)高于閾值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以自動(dòng)熄火。發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火后，當(dāng)真空度低于閾值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)重啟。

圖4 真空度啟停算法邏輯

2.3 實(shí)車(chē)應(yīng)用

將真空管路上的單向閥靠真空助力器側(cè)加入真空度傳感器，該信號(hào)連接到ESC控制器，算法邏輯寫(xiě)入ESC控制器和啟停系統(tǒng)控制模塊后，經(jīng)過(guò)實(shí)車(chē)驗(yàn)證，邏輯合理有效。

如圖5所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為0 r／min時(shí)，表示發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火；通過(guò)制動(dòng)壓力可以看出，多次踩松制動(dòng)踏板，真空度數(shù)值會(huì)持續(xù)減少，當(dāng)降低到某一閾值，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)從0 r／min增大，表示發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重啟。由此可見(jiàn)，當(dāng)真空度降低到一定閾值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)重啟。

圖5 連續(xù)踩2腳制動(dòng)踏板，真空度低于閾值，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重啟

如圖6所示，當(dāng)深踩制動(dòng)至車(chē)速為0時(shí)，松開(kāi)制動(dòng)，真空度會(huì)陡降，當(dāng)降到閾值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)重啟。

圖6 深踩制動(dòng)后，松開(kāi)制動(dòng)，真空度下降，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重啟

如圖7所示，當(dāng)真空度低于閾值時(shí)，通過(guò)啟停請(qǐng)求信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)并沒(méi)有自動(dòng)熄火。

圖7 真空度低于邏輯閾值，發(fā)動(dòng)機(jī)不允許自動(dòng)熄火

如圖8所示，斷開(kāi)真空管，使真空度值為0，發(fā)動(dòng)機(jī)不能自動(dòng)熄火。

圖8 真空度為0時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不允許自動(dòng)熄火

2.4 駐車(chē)擋、Autohold或者電子手制動(dòng)功能選擇時(shí)，是否也需要考慮真空度閾值

發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火如果在駐車(chē)擋時(shí)，當(dāng)真空度減小至制動(dòng)踩不下去，單靠駐車(chē)擋駐車(chē)，會(huì)對(duì)變速器帶來(lái)硬傷，所以在駐車(chē)擋時(shí)，需要考慮真空度的啟停閾值。

發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火如果在Autohold激活時(shí)，Autohold是靠ESC系統(tǒng)的電機(jī)對(duì)4個(gè)輪子建立壓力，不能長(zhǎng)時(shí)間建壓，而且受一定坡道角度影響，所以在Autohold激活時(shí)，也需要考慮真空度的啟停閾值。

發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火如果在電子手制動(dòng)激活時(shí)，電子手制動(dòng)是靠獨(dú)立的卡鉗電機(jī)對(duì)后面2個(gè)輪子建立壓力，較大坡道仍能起到防止溜車(chē)，所以在電子手制動(dòng)激活時(shí)，從安全角度出發(fā)，可以不用考慮真空度的影響，但從踩踏制動(dòng)踏板的舒適性角度出發(fā)，需要考慮該邏輯。

由此可見(jiàn)，在各擋位，不論Autohold或者電子手制動(dòng)激活與否，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火時(shí)，均需要考慮真空度的啟停邏輯閾值。

3 結(jié)語(yǔ)

目前啟停車(chē)型已在市場(chǎng)上得到了廣泛應(yīng)用，各廠家對(duì)啟停的邏輯定義各有特點(diǎn)。本文從實(shí)際使用出發(fā)，綜合考慮用戶的舒適性與安全性，對(duì)啟停系統(tǒng)所涉及的真空度信號(hào)進(jìn)行仔細(xì)研究。通過(guò)分析真空度的構(gòu)成、工作原理及與啟停系統(tǒng)的關(guān)系，提出啟停系統(tǒng)真空度信號(hào)的控制策略。目前該方案已應(yīng)用于實(shí)車(chē)中，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，能夠有效、合理、安全地滿足設(shè)計(jì)要求。