针对控制策略的汽车怠速启停系统优化设计

余 韵

（广西工业技师学院， 广西 南宁 530031）

引言

当前我国工业发展的速度正在以持续稳定的步伐不断加快，且工业化生产与制造的效能也在不断提升。其中汽车产业作为支撑国家工业化发展的重要支柱产业，同样具备超强的发展动力和生命力。而且，在当今时代背景下，汽车对于人们而言不仅仅是一个简单的交通工具，而被赋予更多的文化与属性，且在现阶段的汽车制造产业中，为寻求技术上的创新和突破，汽车已经成为了人们的“第二个家”[1]。从20 世纪福特成功发明出第一辆严格意义上的汽车之后，福特公司就正式成立，且针对于全世界销售和拓展的汽车产业也开始建立和运行。在这一背景下，汽车成为了当时的一种新风尚，且开始逐步代替马车、人力车等交通工具。进入21 世纪之后，从国际视野来分析，哪一个国家的汽车产业得到了高速发展，该国家的整体经济发展和建设效能必然会得到提升。而我国就是在这一形势下实现了经济的飞跃及国家工业化建设效能的再次发展。

1 汽车怠速启停控制方案及工作原理

1.1 控制方案

汽车怠速启停控制技术的应用主要是基于汽车发动机而实现的。因此，对汽车怠速启停技术进行方案优化的过程中，需要对汽车发动机控制技术进行深入分析与研究。两者在相互依存的关系下，需要通过相互控制与制约的方法实现功能性的发挥。而在汽车的控制系统中，作为关键的部分就是EMS 应用系统，该系统属于汽车发动机的综合性管理模块。EMS 系统对于汽车发动机的正常运行有着根本性的意义，且对于汽车怠速启停系统的控制和管理也非常重要。在汽车的整个运行系统中，EMS 应用系统主要负责的区域是对汽车怠速启停进行信号的传递，所以EMS 应用系统在其中所起到的是一个传感器的作用。在汽车的怠速启停系统中，需要有多个传感器对其进行服务，这样才能保证信号传递的及时性和有效性，进而保证发动机的工作处于一个时刻更新的状态下。另外，在汽车怠速启停控制方案中，还可以融合智能传感器单元对其进行设计，基于智能传感器的应用，能够保证汽车怠速起停系统的安全性，且能够对汽车发动机作有效管理和控制。在智能传感器和EMS 系统的结合应用背景下，汽车怠速起停系统的工作效能会得到有效提升，同时能够有效地判断出驾驶员的行车意图。而且，在这一过程中，为寻求控制方案的合理性，还融合了非接触式霍尔传感器的应用，该传感器能够实现对数据的及时处理与分析，这对于促进传感器单元及EMS 发动机管理系统的工作效能有着重要的帮助作用。

1.2 工作原理

在汽车怠速启停系统的应用中，其主要工作原理是基于汽车的电机启停功能实现的。所以，从本质上分析，汽车怠速启停系统是建立在汽车起动机基础上实现的。而在当前的汽车怠速启停系统应用中，汽车电机启停功能逐步代替了汽车起动机启停功能，进而也实现了真正意义上的汽车怠速启停。在汽车怠速启停系统的运行和实现过程中，主要是通过智能传感器的应用及EMS 发动机管理系统的应用完成的，通过上述两个系统的融合应用，能够有效判断出驾驶员驾驶汽车的各项意图，从而让系统根据驾驶员的驾驶意图实现对汽车怠速启停功能的合理控制与有效应用。一般情况下，当驾驶员对系统发出反馈之后，汽车怠速启停系统能够及时地响应驾驶员的需求，且能够控制汽车的前进和后退状态。从汽车怠速启停系统的工作原理来分析，主要可以分为手动挡和自动挡两个模式。第一模式为手动挡汽车怠速启停系统管理与应用模式。在手动挡汽车怠速启停系统的应用中，当汽车行驶到红绿灯前，驾驶员需要踩刹车和离合器，在汽车稳定之后将前进挡换成空挡，然后松开离合器，此时手动挡的汽车怠速启停系统便会参与工作，且会自动熄灭汽车发动机，而且会在驾驶员再次踩住离合器、挂入前进挡并踩住加速踏板之后让汽车前进。另外，在自动挡汽车的怠速启停系统应用中，整个操作流程相对更为简单。首先是汽车行驶到红绿灯前之后，驾驶员需要踩住刹车踏板，然后在车辆停稳之后，便会自动进入怠速启停系统的工作模式。如果驾驶员需要让车辆前进，只需要踩住加速踏板便可以接触怠速启停功能实现车辆的前进[2]。

2 汽车怠速启停系统技术与问题分析

2.1 技术分析

首先是BSG 启停系统，在BSG 汽车启停技术中，主要是基于汽车的电机实现对汽车启停功能的管理与控制。在这一背景下，汽车的BSG 电机就是一个启停一体机，需要通过BSG 电机实现对汽车怠速启停功能的实现，而且在模拟器信息传递和信号传输的过程中同样需要应用这一启停一体机来实现两者之间的连接。这是当前汽车怠速启停技术应用领域中较为常见的一种，同时也是基于启停一体机而发展起来的一种应用系统。在BSG 启停系统的实际操作过程中，其技术应用模式是通过汽油喷射装置对BSG 启停系统进行指令，然后结合驾驶员的驾驶需求调整怠速状态。在汽车怠速完毕重新启动之后，汽车电源会继续对BSG 启停系统进行供电，从而有效驱动汽车发动机的正常运转。

其次是ESM 启停系统，在ESM 启停系统中，ESM 是建立在增强型起动机的应用技术上构建的。基于增强型起动机的应用，能够对汽车原有起动机的ESM 系统进行有效替换。通过不断的研究证明，基于增强型起动机的应用能够有效延长ESM 启停系统的应用寿命，降低ESM 启停系统的应用故障率，而且能在启停的过程更加舒适、更加平顺，这也是驾驶员对启停技术的基础性要求。另外，基于增强型起动机的应用，还能实现对安装成本的有效控制与合理安排，这对于降低生产成本有着重要的作用。而且ESM 启停系统相对其他技术而言具备更成熟的节能效果。

最后是GDI 启停系统，在GDI 启停系统的应用中，其核心技术是基于缸内直喷技术而设计的，所以GDI 启停系统的具体运行流程为：第一是喷油，第二是点火，第三是燃烧，第四是发动。在这一过程中，汽车起动机在其中发挥了主要的作用，而且汽车的发动机能否实现有效启动，主要是看喷油装置能否向汽车气缸中喷射足够的汽油，且汽油能否实现充分的燃烧。如果汽油在燃烧的瞬间可以爆发出足够的动力和推理，那么发动机就可以实现启动，反之亦然。所以，GDI 启停系统的应用相对其他技术而言不够节能，但是相比较其他技术来说，GDI 启停系统才是真正意义上的启停系统，且整体运行的质量和效率也更好[3]。

2.2 问题分析

首先是启动速度慢的问题，在传统的汽车怠速启停系统的应用中，由于各类技术上的问题难以攻克，以及汽车怠速启停系统与汽车应用系统兼容性和匹配性的不合理等情况，导致部分品牌汽车在应用汽车怠速启停系统的过程中存在启动速度慢，甚至难以启动的现象。造成这一问题的主要原因在于：此类汽车应用的汽车怠速启停系统还是基于传统技术平台上开发的，因此需要通过燃油喷射的方法将汽油加压，然后输送到后排的气缸中。一旦压力不够，便会造成汽车难以启动的现象。而且，在汽车使用年限较长之后，部分汽车的怠速启停系统会出现启停延缓的现象，以及反馈机制不灵敏的现象。

其次是发动机磨损概率高的问题，由于汽车在日常使用中对于各个部件会存在磨损的现象，因此在汽车怠速自动启停系统的实际应用过程中，经常会出现的问题是：年限较长的存在有汽车怠速自动启停失效，或由于发动机磨损较为严重，且频繁进行自动启停而造成的发动机再次受损。上述问题的发生主要是因为在汽车发动机的频繁熄火和启动过程中，齿轮及其他类型的零部件会不间断的工作，且对各类零部件造成的磨损程度和功能消耗较大。特别是对于一些经常冷启动的汽车而言，频繁应用汽车怠速自动启停系统，对汽车发动机的伤害会加倍。因此，为避免这一问题的出现，驾驶员可以养成“热车”的习惯，保证在寒冷气候条件下提前热车30 s 以上再进行启动，这样在使用汽车怠速自动启停系统的时候会平顺很多，且对发动机的磨损与伤害会大大降低[4]。

3 汽车怠速启停系统控制策略优化

在对汽车怠速启停系统进行优化与设计的过程中，需要结合当前汽车经常应用的技术展开深入研究。如针对EMS 技术，可以将之与SSU 融合在一起进行应用，这样便可以建立一套符合汽车控制系统应用需求的反馈机制和传感机制，且能够实现对汽车怠速启停系统的智能化服务和智能化保障。而且，在这一技术的应用中，不仅可以实现对汽车怠速启停系统的有效优化，还能提升其控制能力，满足汽车怠速启停的实际工作需求。此外，还可以针对BCM技术的应用进行设计与研究，在此可以结合信息传递及网关作用的功能与价值作深入探索，通过构建HVAC 车内信息反馈与传递系统，以此帮助驾驶员实现更便利、更有效的汽车信息反馈和驾驶需求反馈。另外，在当前的汽车中，绝大部分为自动挡汽车。因此未来的汽车怠速启停系统可以主要面向自动挡汽车的方向发展，从本质上分析，自动挡汽车的汽车怠速启停系统设计与应用相比较手动挡而言更加先进，且更加便利。这也是现阶段汽车怠速启停系统控制策略的主要优化方向与范畴，同时也是未来发展的趋势和前景。

4 结语

随着汽车数量的不断上涨，当前暴露出来的问题也在不断增多，特别是在当前的绿色、节能、环保的社会发展主旋律下，实现汽车怠速启停系统的优化，是当前技术人员需要重点思考和探索的一个问题。因此，研究结合了汽车怠速启停控制的原理探讨其中存在的关键性问题，并根据问题提出了解决的方法和优化的策略，以此实现了对汽车怠速启停系统的进一步设计与构建。