发动机怠速启停系统研究

2018-11-29黄新宇

科技与创新 2018年23期

黄新宇

发动机怠速启停系统研究

黄新宇

（内蒙古交通职业技术学院，内蒙古赤峰 024005）

汽车工业的快速发展，使得车辆在城市使用率大大提高，但怠速的汽车很多，发动机怠速是发动机的重要工况之一。手动变速器车辆怠速时，车辆的离合器在结合位置，变速器在空挡位置；自动变速器车辆怠速时，自动变速器在停车挡位。这是发动机怠速启停系统在汽车上的使用情况。主要研究发动机的怠速启停系统，介绍了发动机怠速启停系统的两种技术方案，通过分析两种技术方案，研究分离式起动机/发电机怠速启停系统技术方案，并对发动机怠速启停系统的组成、工作原理进行了分析，根据怠速启停系统的使用要求，通过仿真分析，发现发动机怠速启停系统有效地减少了空气污染。

发动机；怠速启停系统；汽车；工作原理

1　引言

发动机怠速启停系统的组成、工作原理是怠速启停系统比较重要的部分，不同的汽车怠速启停系统组成是不同的，通过分析研究怠速启停系统的组成和电控系统的组成，发现不同车型的怠速启停系统由不同的传感器检测到参数，传感器把检测到的参数通过电线传到控制器，控制器根据传感器检测到的不同参数，对这些参数进行比较分析，从而控制发动机的启动和停止。这种方法在怠速启停系统的车上用得比较多，本文根据城市使用车辆的状况，研究了发动机怠速启停系统。

2　发动机怠速启停系统的组成

根据怠速启停系统的组成不同，技术方案也有所差别。主要有两种技术方案：①集成式起动机/发电机启停系统，这种启停系统的起动机和发电机集成一体。②分离式起动机/发电机启停系统，这种系统起动机和发电机分离。

2.1　集成式起动机/发电机启停系统

集成式起动机/发电机的电机在发动机的前部，在停车启动时启动发动机，发动机转动时，给车辆电器提供电。这个电机是交流电机，在发电时，需要逆变器控制发电电流。同时，发动机上还有传统的起动机，在集成起动机/发电机启停系统不工作时，启动发动机，使用成本较多，对发动机有要求。

2.2　分离式起动机/发电机启停系统

分离起动机/发电机启停系统不增加电子元器件，动力传动系统和发动机没改变，使用复合电源启动起动机，使起动机短时间可以启动，并带动发动机转动，使车辆启动，能延长蓄电池使用时间，使起动机启动发动机时性能较好。

2.3　怠速启停系统的组成

怠速启停系统的组成主要包括：起动机、发电机、蓄电池、超级电容、发动机转速传感器、发动机电脑、蓄电池传感器、启动/停止系统开关、车速传感器、制动真空度传感器、水温传感器、油门踏板位置传感器、挡位识别传感器。组成部分的功能如下。

起动机：起动机是启动发动机的，打开点火开关，复合电源的电流通过电线接到直流电动机使起动机转子转动，传动部分把转子转动的力传到发动机，使发动机转动，起动机停止转动，起动机和发动机分离，起动机电路由电磁开关控制。汽车发动机使用的比较多的是直流电起动机，直流电动机启动发动机时需要大的转矩，因此要通过的电流很大，直流电动机在转速不同时，转矩不同。起动机使用直流电动机，转子和定子是使用导线绕制的。电动机在使用时需要很大的转矩，要使用多极磁场，当电流通过线圈时，线圈受到转矩转动。直流电动机通电产生电动势，电动势和发动机转速使发动机启动，起动机起动电流很大，启动时间要短。

发电机：汽车发电机是汽车的主要电源，在汽车怠速转动时或汽车行驶时，给汽车的用电器供电，给蓄电池充电。在交流发电机定子绕组上，加绕组匝数引出接线头，再加整流器。交流发电机主要由转子、定子、整流器、端盖组成。交流发电机的发电原理是，当蓄电池的电流通过电刷使磁场绕组通电时，产生磁场，使转子转动，根据电磁感应原理，定子绕组产生交变的感应电动势，这是交流发电机的发电原理。发动机转动时，发动机的转动使发电机转子转动，定子绕组感应交流电动势，定子绕组接上用电器，发电机有交流电输出，使用交流发电机的整流器把发电机发出的交流电变成直流电。交流发电机由定子绕组和转子绕组两部分组成，当点火开关打开时，由蓄电池提供电流，充电指示灯有电流通过，灯亮。当发动机启动时，使用发电机要注意，蓄电池的接线柱和交流发电机的接线柱一致，发动机不启动时，把点火开关断开，不断开，蓄电池放电，使蓄电池使用的时间变短。交流发电机转动时，不使用试火的方法检测是否发电，使用试火法会使交流发电机烧坏。交流发电机和电压调节器的接线形式要相同，不相同交流发电机不发电，交流发电机不发电或发电少时，要检测交流发电机和蓄电池的导线连接。发电机绕组产生的交流电变成直流电，可以给汽车的用电器供电，给蓄电池充电，使用交流发电机时要注意检查发电机的接线柱、发电机是否转动发电。

蓄电池：蓄电池是起动机启动发动机时给起动机供电的，发动机转动时，发电机开始发电，发电机发的电给蓄电池充电，给汽车用电器供电。使用汽车蓄电池时要注意，如果蓄电池长时间不使用，蓄电池会放电，这时就需要给蓄电池充电。给蓄电池充电时，把蓄电池的两个电极取下来，注意的是从电极柱上取下正、负两电极线，要取下负极线和汽车底盘的连接，再取下正极线。使用其他车辆给蓄电池充电时，把蓄电池的正极和正极连接，负极和负极连接。蓄电池充电时是有要求的，充电时间是充电电池容量/充电电流，充电时要注意充电的次数。在使用蓄电池启动汽车时，要注意启动发动机要多长时间，还要注意电路、点火线圈和油路。

超级电容：超级电容是起动机启动发动机时给起动机供电的，超级电容的两个电极是正极和负极，超级电容是在电极上通过电子组成的电荷产生的，当把两极和外电路接通时，电极上的电荷在电路中产生电流。超级电容有超级电容的充电电路和控制放电电路，超级电容分开的电荷越多，超级电容的容量越大，超级电容要得到大的容量，导体要制得很长，使用超级电容时注意超级电容有固定的极性，使用时按极性使用，在标称电压下使用，不在高频率充放电的电路中使用。

发动机转速传感器：发动机转速传感器是把旋转物体的转速转换为电量输出的传感器。转速传感器是间接式测量传感器，使用的是集成电路。按信号形式的不同，转速传感器有模拟式和数字式两种。发动机转速传感器是把发动机的转速转换成电量输出的传感器。在使用转速传感器时，转动运动的速度测量很多，直线运动速度要通过转动速度间接测量。直流测速发电机把转动转速变成电信号，测速时要求输出电压和转速间是线性的，对输出电压、时间、温度有要求。

发动机电脑：是行车电脑，传感器检测到的各种参数传给发动机电脑，发动机电脑比较分析，把参数传给执行器。

启动/停止开关：是启动停止系统开关，通过开关启动、停止发动机怠速启停系统。

车速传感器：车速传感器是汽车电子控制系统的主要组成部分，用来检测电控汽车的车速，车速传感器把检测到的车辆的车速通过电线传到发动机电脑，发动机电脑根据检测到的车速控制发动机的怠速，自动变速器的换挡。车速传感器的输出信号是交流信号或数字信号，车速传感器在变速器上，汽车的车速传感器信号线和汽车的电线要分别放，这是因为传感器检测到的信号要传到发动机电脑，如果把汽车传感器电线和汽车电线放到一起会影响车速传感器的信号，汽车车速传感器的信号传不到电脑，就会检测不到汽车的车速。汽车上的车速传感器多使用磁电式传感器检测车速，磁电式车速传感器检测的是交流信号。

水温传感器：发动机水温传感器测发动机水温，水温传感器的阻值和温度有关，发动机水温高，水温传感器的电阻小，发动机水温不高，水温传感器的电阻大，水温传感器由温度控制部分和水位控制部分组成。水位传感器把检测到的水位电压传给电脑，电脑把检测到的水位电压和电脑的电压比较分析，得到电压，电脑根据这个电压，控制开关，检测到水温。水温传感器的一个电线和发动机电脑连接，一个电线是搭铁线，发动机水温传感器是通过传感器的电阻变使传感器的电流变，看到发动机的水温是多少，传感器把检测到的水温变成电压，把电压传给发动机电脑，发动机电脑根据水温传感器测到的温度，给发动机喷油和点火系统提供电压信号，通过发动机水温判断汽车的运行状态，汽车停止还是运动，运动多长时间。使用水温传感器时注意，水温传感器有故障时，汽车发动机不能启动，主要是发动机启动时，传到电脑的不是发动机启动的信号，传到电脑的不是供油信号，这时发动机不启动，这时要检测发动机水温传感器。水温传感器是汽车电路的电子元件，水温传感器有故障时要更换，检测水温传感器时，要把水温传感器放在水里，检测水温传感器的电阻，温度大时，电阻小，温度小时，电阻大。