發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)研究

黃新宇

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發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)研究

黃新宇

（內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024005）

汽車工業(yè)的快速發(fā)展，使得車輛在城市使用率大大提高，但怠速的汽車很多，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要工況之一。手動(dòng)變速器車輛怠速時(shí)，車輛的離合器在結(jié)合位置，變速器在空擋位置；自動(dòng)變速器車輛怠速時(shí)，自動(dòng)變速器在停車擋位。這是發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)在汽車上的使用情況。主要研究發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速啟停系統(tǒng)，介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的兩種技術(shù)方案，通過分析兩種技術(shù)方案，研究分離式起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)怠速啟停系統(tǒng)技術(shù)方案，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的組成、工作原理進(jìn)行了分析，根據(jù)怠速啟停系統(tǒng)的使用要求，通過仿真分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)有效地減少了空氣污染。

發(fā)動(dòng)機(jī)；怠速啟停系統(tǒng)；汽車；工作原理

1　引言

發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的組成、工作原理是怠速啟停系統(tǒng)比較重要的部分，不同的汽車怠速啟停系統(tǒng)組成是不同的，通過分析研究怠速啟停系統(tǒng)的組成和電控系統(tǒng)的組成，發(fā)現(xiàn)不同車型的怠速啟停系統(tǒng)由不同的傳感器檢測(cè)到參數(shù)，傳感器把檢測(cè)到的參數(shù)通過電線傳到控制器，控制器根據(jù)傳感器檢測(cè)到的不同參數(shù)，對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行比較分析，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。這種方法在怠速啟停系統(tǒng)的車上用得比較多，本文根據(jù)城市使用車輛的狀況，研究了發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)。

2　發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的組成

根據(jù)怠速啟停系統(tǒng)的組成不同，技術(shù)方案也有所差別。主要有兩種技術(shù)方案：①集成式起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)啟停系統(tǒng)，這種啟停系統(tǒng)的起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)集成一體。②分離式起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)啟停系統(tǒng)，這種系統(tǒng)起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)分離。

2.1　集成式起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)啟停系統(tǒng)

集成式起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)的前部，在停車啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，給車輛電器提供電。這個(gè)電機(jī)是交流電機(jī)，在發(fā)電時(shí)，需要逆變器控制發(fā)電電流。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)上還有傳統(tǒng)的起動(dòng)機(jī)，在集成起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)啟停系統(tǒng)不工作時(shí)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使用成本較多，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有要求。

2.2　分離式起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)啟停系統(tǒng)

分離起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)啟停系統(tǒng)不增加電子元器件，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)沒改變，使用復(fù)合電源啟動(dòng)起動(dòng)機(jī)，使起動(dòng)機(jī)短時(shí)間可以啟動(dòng)，并帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使車輛啟動(dòng)，能延長(zhǎng)蓄電池使用時(shí)間，使起動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)性能較好。

2.3　怠速啟停系統(tǒng)的組成

怠速啟停系統(tǒng)的組成主要包括：起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池、超級(jí)電容、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)電腦、蓄電池傳感器、啟動(dòng)/停止系統(tǒng)開關(guān)、車速傳感器、制動(dòng)真空度傳感器、水溫傳感器、油門踏板位置傳感器、擋位識(shí)別傳感器。組成部分的功能如下。

起動(dòng)機(jī)：起動(dòng)機(jī)是啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的，打開點(diǎn)火開關(guān)，復(fù)合電源的電流通過電線接到直流電動(dòng)機(jī)使起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)部分把轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的力傳到發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，起動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，起動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)分離，起動(dòng)機(jī)電路由電磁開關(guān)控制。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用的比較多的是直流電起動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)需要大的轉(zhuǎn)矩，因此要通過的電流很大，直流電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速不同時(shí)，轉(zhuǎn)矩不同。起動(dòng)機(jī)使用直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子和定子是使用導(dǎo)線繞制的。電動(dòng)機(jī)在使用時(shí)需要很大的轉(zhuǎn)矩，要使用多極磁場(chǎng)，當(dāng)電流通過線圈時(shí)，線圈受到轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)。直流電動(dòng)機(jī)通電產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，起動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流很大，啟動(dòng)時(shí)間要短。

發(fā)電機(jī)：汽車發(fā)電機(jī)是汽車的主要電源，在汽車怠速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)或汽車行駛時(shí)，給汽車的用電器供電，給蓄電池充電。在交流發(fā)電機(jī)定子繞組上，加繞組匝數(shù)引出接線頭，再加整流器。交流發(fā)電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、定子、整流器、端蓋組成。交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理是，當(dāng)蓄電池的電流通過電刷使磁場(chǎng)繞組通電時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，定子繞組產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這是交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，定子繞組感應(yīng)交流電動(dòng)勢(shì)，定子繞組接上用電器，發(fā)電機(jī)有交流電輸出，使用交流發(fā)電機(jī)的整流器把發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電變成直流電。交流發(fā)電機(jī)由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組兩部分組成，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)打開時(shí)，由蓄電池提供電流，充電指示燈有電流通過，燈亮。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，使用發(fā)電機(jī)要注意，蓄電池的接線柱和交流發(fā)電機(jī)的接線柱一致，發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)時(shí)，把點(diǎn)火開關(guān)斷開，不斷開，蓄電池放電，使蓄電池使用的時(shí)間變短。交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不使用試火的方法檢測(cè)是否發(fā)電，使用試火法會(huì)使交流發(fā)電機(jī)燒壞。交流發(fā)電機(jī)和電壓調(diào)節(jié)器的接線形式要相同，不相同交流發(fā)電機(jī)不發(fā)電，交流發(fā)電機(jī)不發(fā)電或發(fā)電少時(shí)，要檢測(cè)交流發(fā)電機(jī)和蓄電池的導(dǎo)線連接。發(fā)電機(jī)繞組產(chǎn)生的交流電變成直流電，可以給汽車的用電器供電，給蓄電池充電，使用交流發(fā)電機(jī)時(shí)要注意檢查發(fā)電機(jī)的接線柱、發(fā)電機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。

蓄電池：蓄電池是起動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)給起動(dòng)機(jī)供電的，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)開始發(fā)電，發(fā)電機(jī)發(fā)的電給蓄電池充電，給汽車用電器供電。使用汽車蓄電池時(shí)要注意，如果蓄電池長(zhǎng)時(shí)間不使用，蓄電池會(huì)放電，這時(shí)就需要給蓄電池充電。給蓄電池充電時(shí)，把蓄電池的兩個(gè)電極取下來，注意的是從電極柱上取下正、負(fù)兩電極線，要取下負(fù)極線和汽車底盤的連接，再取下正極線。使用其他車輛給蓄電池充電時(shí)，把蓄電池的正極和正極連接，負(fù)極和負(fù)極連接。蓄電池充電時(shí)是有要求的，充電時(shí)間是充電電池容量/充電電流，充電時(shí)要注意充電的次數(shù)。在使用蓄電池啟動(dòng)汽車時(shí)，要注意啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)要多長(zhǎng)時(shí)間，還要注意電路、點(diǎn)火線圈和油路。

超級(jí)電容：超級(jí)電容是起動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)給起動(dòng)機(jī)供電的，超級(jí)電容的兩個(gè)電極是正極和負(fù)極，超級(jí)電容是在電極上通過電子組成的電荷產(chǎn)生的，當(dāng)把兩極和外電路接通時(shí)，電極上的電荷在電路中產(chǎn)生電流。超級(jí)電容有超級(jí)電容的充電電路和控制放電電路，超級(jí)電容分開的電荷越多，超級(jí)電容的容量越大，超級(jí)電容要得到大的容量，導(dǎo)體要制得很長(zhǎng)，使用超級(jí)電容時(shí)注意超級(jí)電容有固定的極性，使用時(shí)按極性使用，在標(biāo)稱電壓下使用，不在高頻率充放電的電路中使用。

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器是把旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量輸出的傳感器。轉(zhuǎn)速傳感器是間接式測(cè)量傳感器，使用的是集成電路。按信號(hào)形式的不同，轉(zhuǎn)速傳感器有模擬式和數(shù)字式兩種。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器是把發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電量輸出的傳感器。在使用轉(zhuǎn)速傳感器時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的速度測(cè)量很多，直線運(yùn)動(dòng)速度要通過轉(zhuǎn)動(dòng)速度間接測(cè)量。直流測(cè)速發(fā)電機(jī)把轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速變成電信號(hào)，測(cè)速時(shí)要求輸出電壓和轉(zhuǎn)速間是線性的，對(duì)輸出電壓、時(shí)間、溫度有要求。

發(fā)動(dòng)機(jī)電腦：是行車電腦，傳感器檢測(cè)到的各種參數(shù)傳給發(fā)動(dòng)機(jī)電腦，發(fā)動(dòng)機(jī)電腦比較分析，把參數(shù)傳給執(zhí)行器。

啟動(dòng)/停止開關(guān)：是啟動(dòng)停止系統(tǒng)開關(guān)，通過開關(guān)啟動(dòng)、停止發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)。

車速傳感器：車速傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)的主要組成部分，用來檢測(cè)電控汽車的車速，車速傳感器把檢測(cè)到的車輛的車速通過電線傳到發(fā)動(dòng)機(jī)電腦，發(fā)動(dòng)機(jī)電腦根據(jù)檢測(cè)到的車速控制發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速，自動(dòng)變速器的換擋。車速傳感器的輸出信號(hào)是交流信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，車速傳感器在變速器上，汽車的車速傳感器信號(hào)線和汽車的電線要分別放，這是因?yàn)閭鞲衅鳈z測(cè)到的信號(hào)要傳到發(fā)動(dòng)機(jī)電腦，如果把汽車傳感器電線和汽車電線放到一起會(huì)影響車速傳感器的信號(hào)，汽車車速傳感器的信號(hào)傳不到電腦，就會(huì)檢測(cè)不到汽車的車速。汽車上的車速傳感器多使用磁電式傳感器檢測(cè)車速，磁電式車速傳感器檢測(cè)的是交流信號(hào)。

水溫傳感器：發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫，水溫傳感器的阻值和溫度有關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高，水溫傳感器的電阻小，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫不高，水溫傳感器的電阻大，水溫傳感器由溫度控制部分和水位控制部分組成。水位傳感器把檢測(cè)到的水位電壓傳給電腦，電腦把檢測(cè)到的水位電壓和電腦的電壓比較分析，得到電壓，電腦根據(jù)這個(gè)電壓，控制開關(guān)，檢測(cè)到水溫。水溫傳感器的一個(gè)電線和發(fā)動(dòng)機(jī)電腦連接，一個(gè)電線是搭鐵線，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器是通過傳感器的電阻變使傳感器的電流變，看到發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫是多少，傳感器把檢測(cè)到的水溫變成電壓，把電壓傳給發(fā)動(dòng)機(jī)電腦，發(fā)動(dòng)機(jī)電腦根據(jù)水溫傳感器測(cè)到的溫度，給發(fā)動(dòng)機(jī)噴油和點(diǎn)火系統(tǒng)提供電壓信號(hào)，通過發(fā)動(dòng)機(jī)水溫判斷汽車的運(yùn)行狀態(tài)，汽車停止還是運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)時(shí)間。使用水溫傳感器時(shí)注意，水溫傳感器有故障時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)，主要是發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，傳到電腦的不是發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的信號(hào)，傳到電腦的不是供油信號(hào)，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)，這時(shí)要檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器。水溫傳感器是汽車電路的電子元件，水溫傳感器有故障時(shí)要更換，檢測(cè)水溫傳感器時(shí)，要把水溫傳感器放在水里，檢測(cè)水溫傳感器的電阻，溫度大時(shí)，電阻小，溫度小時(shí)，電阻大。

3　結(jié)論

本文研究了發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的兩種技術(shù)方案，通過分析兩種技術(shù)方案，本文使用分離式起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的技術(shù)方案，接著分析發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的組成，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的各種傳感器檢測(cè)到的參數(shù)，通過仿真分析，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)在車輛上的使用提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性，減少了氣體污染。

［1］陳家瑞.汽車構(gòu)造［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［2］陳全世.電動(dòng)汽車技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

2095－6835（2018）23－0080－02

U464

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.080

黃新宇（1985—），男，蒙古族，內(nèi)蒙古赤峰人，畢業(yè)于內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，助教，主要從事汽車研究。

〔編輯：張雅麗〕