汽车发动机怠速起停系统设计研究

代永刚，曹慧颖，程剑峰，李杰，解小超

汽车发动机怠速起停系统设计研究

代永刚，曹慧颖，程剑峰，李杰，解小超

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

为降低车辆油耗，以满足日益严格的油耗法规，文章设计了一种发动机怠速起停系统，重点阐述了其控制流程，及其控制状态触发条件，该系统基于发动机管理系统实现。

怠速起停系统；触发条件；发动机管理系统

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

1 概述

随着油耗法规和排放发规的不断加严，如何降低车辆油耗，达到法规要求，不仅是提高车辆竞争力的需求，更是车辆能否上市销售必须达到的红线。鉴于此，各大主机厂都在竞相开发和应用节油技术降低产品油耗，这其中，发动机怠速起停系统作为一种机外节油技术，因其易于实现、成体低、尤其适用拥堵的城市工况、可选择性（驾驶员可关闭该功能）等优点，被各主机厂广泛采用。之前只在高端车型使用的起停系统，也越来越多的应用在中、低档车型上。本文通过阐述发动机怠速起停系统设计方案，本文设计了一种发动机怠速起停系统，重点阐述了其控制流程，及其控制状态触发条件。

2 发动机怠速起停系统

发动机怠速起停是一种车辆微混技术，该技术对于传统汽车的发动机前端轮系不进行改动，主要通过发动机EMS系统控制实现，通过将原车普通铅酸蓄电池和启动机变更成深充放型蓄电池和增强型启动机，同时增加蓄电池传感器配合刹车真空泵，刹车信号，离合器信号，档位信号等输入信号实现发动机自动起动/停止运行功能。

使用自动起停功能可以起到节省燃油的作用。当车辆处于发动机怠速工作情况时（如等红灯，短暂停车等），在满足一定的条件下，起停系统将自动关闭发动机。再次起步时，启动机自动运转并拖动发动机快速起动。

图1 发动机怠速起停系统结构框图

图1中，BCM为车身管理系统，TCM为变速箱管理系统，对应自动档车型（手动档车型没有TCM，对应空档和离合器开关），ICM为仪表管理系统。

3 发动机怠速起停系统设计方案

怠速起停系统的设计需尽可能在起停系统动作过程中不改变驾驶员正常的驾驶习惯，为此起停系统的设计要求人机交互界面清晰直观，起停功能使能条件合理安全，触发怠速停机或怠速停机后启动操作简单。

图2 怠速停机系统运行流程图

3.1 发动机怠速起停系统人机交互界面设计

发动机怠速起停系统的人机交互界面设计应简洁直观，并能清晰的标明怠速起停系统的工作状态。为此，可在起停系统主开关和仪表上显著位置设置指示灯用以表明起停系统的工作状态，其设计要点如下：

（1）将起停系统主开关设计成点触式，并集成状态指示灯。车辆在KeyOn状态下，驾驶员按下一次开关就触发一次起停功能开启/关闭的状态切换，同时集成在主开关上的指示灯灭表明起停功能开启，而指示灯亮表明系统功能关闭。

（2）力求简洁明了，在仪表上布置一个双色灯（结合汽车指示灯的设计要求，红绿双色指示较为适宜），结合闪烁状态，表明起停系统的工作状态：

指示灯灭：起停功能未开启，或起停功能开启，但还未触发停机；

绿色灯亮：起停功能开启，并成功触发怠速停机；

黄色灯亮：起停功能开启，并触发怠速停机失败；

黄色灯闪烁（1Hz）20秒后进入黄灯常亮状态：起停功能存在相关故障，并且不允许怠速起/停；

绿色灯以1Hz闪烁5秒(可标定)后进入正常模式显示：指示起停下线检测模式激活。

为与其他车辆指示灯进行区分，状态指示灯设计成带字符显示更能引起驾驶员的注意。

（3）手动启动提示：车辆在进入怠速停机后，如出现起停使能条件不满足的情况，起停指示灯在此次驾驶循环，起停指示灯熄灭，仪表信息区显示手动启动信息，提示驾驶员手动启动车辆。

3.2 起停功能使能条件设计

在驾驶员通过起停主开关开启起停功能后，发动机ECU在判断起停功能使能条件满足后，会在驾驶员的起停触发操作完成后进入怠速停机状态。为使匹配发动机怠速起停系统的车辆运行更节油、安全、可靠和舒适，起停使能条件设计可从安全性、驾驶意图、驾驶合理性和驾驶员舒适体验性要求逐步反向推导出起停功能使能条件设计细则，下表列出了起停功能使能条件设计的关键要素，在起停功能使能条件中需重点考虑：

表1 起停功能使能条件

3.3 怠速停机触发条件设计

在车辆满足汽起停功能使能条件后，驾驶员可通过触发操作使车辆进入怠速停机状态。为使起停系统使用简单、可靠，在安全的前提下，怠速停机触发条件设计应按照正确的驾驶规则，尽可能符合常规车辆的驾驶习惯。手动变速箱与自动变速箱的触发条件设计有所不同：

表2 怠速停机触发条件

3.4 怠速停机自动起动触发条件设计

在车辆进入怠速停机状态后，起停系统通过对自动起动触发条件的判定来识别驾驶员的驾驶意图，自动启动发动机。车辆进入怠速停机后，其他系动仍在运行，自动起动触发条件分为驾驶员触发条件和车辆触发条件。

表3 驾驶员自动起动触发条件

对匹配EPB、AotuHold功能的自动档，EPB、AotuHold作动视为制动踏板踩下。

表4 车辆自动起动触发条件

以上为车辆触发方式的必要条件，对于手动变速箱车辆，其传动链必须脱开（离合器深踩或在档位空档），对于自动变速箱车辆，其制动踏板踩下或档位在P/N档。

3.5 起停功能退出触发条件设计

在车辆进入怠速停机后，可能会出现起停使能条件不满足的情况，为此，需设计车辆在当前状态下退出起停功能的触发条件，在条件回复后在下次驾驶循环中自动开启起停功能，保障安全。

表5 起停功能退出触发条件

当以上条件满足，车辆在怠速停机状态下退出起停功能，应提示驾驶员手动启动车辆。

4 结束语

为满足日益严格的油耗和排放法规，本文设计了一种发动机怠速起停系统。该系统基发动机管理系统扩展实现，在内燃机车辆上经过简单改造，即可应用。起停系统动作尽可能不改变驾驶员正常的驾驶系统，其使能、触发条件的设计在保障安全、舒适的前提下，能准确判断出驾驶员的驾驶意图，并在人机交互界面，清晰表明起停系统的工作状态。

[1] 江淮汽车技术中心《绿程汽油机节油技术分析报告》.

[2] 周龙宝《内燃机学》第三版 北京机工印刷厂,2015.

[3] 张西振《汽车发动机电控技术》第三版 机械工业出版社,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

代永刚，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心。