發動機啟停系統的結構組成及工作原理

化永星

摘 要：STOP&START簡稱STT，是車輛在行駛過程中節能減排的一種技術。STT是一套控制發動機啟動和停止的系統，是現在汽車的一個重要輔助功能的組成部分，它影響汽車的燃油經濟性。本文主要講述了發動機啟停技術發展過程、部件組成和工作原理等，著重介紹了啟停系統的主要組成元件、工作原理。

關鍵詞：啟動系統 停止系統 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 發動機啟停技術簡介

發動機啟停技術簡稱STT。它出現在上世紀七十年代。本篇文章主要以大眾汽車中的啟停系統為例進行講解。STT是通過電腦判斷車輛的運行狀態，例如車輛在十字路口等待紅燈、城市擁堵等停滯狀態，電腦通過相應的傳感器傳遞信息，向發動機控制單元傳遞停車信號，汽車供油系統自動停止供油，發動機停止工作。此技術首先由豐田皇冠應用，一些汽車企業也開始涉足這項技術，例如：奧迪、一汽大眾、東風雪鐵龍等眾多品牌都開始涉足這一技術，但一直到2006年自動啟停技術才開始被汽車企業廣泛投入使用。

2 系統概覽

2.1 啟停系統結構組成

2.1.1 啟停系統結構

STT系統是發動機電腦中其中的一個功能，該系統運行需要相關的傳感器、執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/停止系統與車輛上其它系統工作的協調性，以及對啟動停止系統的工作條件進行檢測，還需要一些相關信息。如：蓄電池電壓、蓄電池溫度、冷卻液溫度、方向盤轉角、換擋桿位置、制動踏板位置信號、制動壓力信號、車外溫度信號、車內溫度信號。

2.1.2 主要組成部件

1）起動/停止運行開關F416，該開關安裝在換擋桿右下方的開關板條上。不同車型起動/停止按鈕不同，當起止運行開關損壞時，發動機的自動啟停功能失效，隨后發動機控制器的故障存儲器就會記錄相關故障信息。

2）蓄電池監控傳感器

蓄電池的電量決定發動機的再啟動，它是發動機啟動停止運行過程的一個重要條件。蓄電池監控傳感器安裝在蓄電池的負極。

蓄電池傳感器根據測得的蓄電池信號，轉換為以下信息：蓄電池電壓、蓄電池電流和蓄電池溫度。

3）啟動電機

啟停系統主要故障經常會出現在啟動機、蓄電池、控制單元、控制程序等方面，尤其啟動機出現的故障概率最高，所以帶有啟停功能的車輛對啟動電機有相對較高的要求。不帶啟停功能的車輛在行駛中，正常就啟動一次，帶啟停功能的車輛，在行駛過程中啟動電機會頻繁的啟動對啟動機的質量和性能要求較高。

4）發電機

普通車輛的發電機是通過一根單獨的導線使其與發動機和汽車電路相連接的。而帶有啟停功能的車輛，其發電機是通過一條LIN線來進行信息的傳遞的。信息也可以通過CAN線向其它一些相關的控制器傳遞相關信息。比如發動機控制器、加速踏板控制器。

5）蓄電池

帶有啟停功能的車輛對蓄電池有較高的要求，在車輛行駛過程中會頻繁啟動，蓄電池也需要頻繁向啟動電機供電，這就會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，所以就需要相對更為高級的蓄電池，即為AGM蓄電池。

6）電壓穩定器

穩壓器就是-個DC/DC-變壓器。電壓穩定器的作用就是將車輛12V電源在特殊工況下，將車載網絡的工作電壓穩定在約12V。因為STT系統需要很大電流才能正常工作，會影響車上其它用電器的正常使用。它可以穩定工作電壓，確保使汽車其它用電設備正常工作。

2.2 系統通信

發動機起動時，不僅要接收油門和剎車信號以外，還要接收并處理更多的信息，比如：啟動停止開關信號、發動機轉速信號、機油液位信號、制動踏板位置信號、蓄電池電壓信號、蓄電池溫度信號等等。邏輯系統首先要確定點火開關信號，其次對啟停裝置運行及其它系統進行調節。

3 啟停系統工作原理

按下啟停功能按鍵，啟停功能激活。

啟動蓄電池向蓄電池監控單元供電，蓄電池監控單元被激活形成回路，蓄電池監控單元監控啟動蓄電池的啟動電壓、啟動電流和蓄電池溫度，將檢測到的數據信息傳遞給J533（網關），網關將處理好的信號傳遞J623（發動機控制單元），F47（制動踏板開關）把信號傳遞給J623（發動機控制單元），如圖2所示。檔位傳感器將檔位信號傳遞給發動機控制單元，發動機控制單元對這些信號統一處理，處理完后，發動機控制單元將要關閉發動機信號傳遞給J538（燃油泵控制單元），燃油泵控制單元將信號傳遞給供給燃油泵，供給燃油泵收到信號后，停止工作，供油中斷，發動機熄火，停止工作。

當道路不在擁堵或者交通信號燈已經變為綠色信號燈后，發動機需要再次啟動。再次啟動首先要滿足啟動的條件，啟動電機經過蓄電池供電進入工作，啟動電機通過啟動繼電器2（J907）和啟動繼電器1（J906）將啟動信號傳遞給啟動開關E693，最后啟動信號傳遞到發動機控制單元當中。發動機控制單元緊接著對信號進行處理，處理后將啟動信號通過燃油泵控制單元傳遞給供給燃油泵，供給燃油泵（G6）接到信號后開始工作，快速向燃油系統供油，發動機開始工作。

4 啟停系統工作條件

4.1 停車—關閉發動機

發動機中STT系統關閉的條件，除了駕駛員正常操作離合器、制動器和換檔桿外，還需要滿足一些其它條件：

方向盤轉角<270°。

車的傾斜角≤10%。

冷卻液溫度在25℃-100℃之間。

制動真空壓力大于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℃。

發動機機艙蓋蓋上：防止由于意外的重啟，機艙內旋轉部件造成危害。

發動機轉速小于每分鐘1200轉。

4.2 繼續行駛—啟動發動機

要想讓發動機啟停系統再次啟動。需要滿足以下條件：

駕駛員位置系好安全帶。

發動機機艙蓋已經關閉。

駕駛員側（左前）車門已關閉。

駕駛員已踩下離合器踏板（手動擋）。

換擋桿處于空擋位置。（手動擋）

駕駛員松開制動踏板。

自動檔車處于D檔。

4.3 按車輛需求啟動發動機

如下這些因素會促使發動機起動。

根據車輛配置的不同，可能涉及到下述條件：車輛停在坡道上時溜車，當需要制動系統助力和轉向系統助力時，當車輛速度超過3km/h，發動機會自動啟動;發動機冷卻液溫度超出范圍（不在25℃到100℃之間）;制動助力不足;蓄電池電壓不足;使用了除霜按鍵，鼓風機檔位超過了4級，需要空調的制熱或制冷要求，出風口目標溫度和成員室溫度之差大于8℃等。

4.4 中斷條件

下列這些條件會使啟動停止系統工作中斷，條件如下：啟停系統功能鍵關閉;蓄電池電量不足以滿足再次發動機啟動功能再次啟動的要求;除霜功能已開啟;前風玻璃調控制操作設置溫度與車內實際溫度差大于8℃;發動機轉速高于1200r/min;發電機損壞。

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