帶起停技術發動機可靠性試驗方法設計

王兆遠，馮娜，宋長青（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

帶起停技術發動機可靠性試驗方法設計

王兆遠，馮娜，宋長青
（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

怠速起停技術有利于發動機節省燃油消耗，降低紅燈怠速排放，怠速起停技術應用于發動機必須經過可靠性試驗驗證，確保技術成熟可靠，發動機的設計變更滿足實際使用要求。按照普通交變負荷、熱沖擊等可靠性試驗方法，不能有效、針對性的考核起停技術，文章結合起停技術的應用情況，設計帶起停技術發動機可靠性試驗方法。

起停技術；可靠性試驗；道路使用

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.12.032

CLC NO.: U467.2Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2015)12-89-03

引言

隨著節能環保要求日趨嚴格，各種節油技術逐漸應用于發動機，怠速起停技術是其中之一。通過怠速等紅燈時間的停機、再啟動，可以節省燃油消耗、降低怠速排放。新技術應用于發動機并投入量產，必須經過可靠性試驗驗證。起動機等單個零部件可以進行單體可靠性試驗，對于整機，常規的熱沖擊、交變負荷等可靠性試驗主要對發動機承受機械負荷、熱負荷的能力進行測試，對起停技術的考核力度及針對性小。為切實有效考核帶起停技術發動機的可靠性，本文通過一系列調研分析，設計一種可靠性試驗方法，重點對起停技術進行可靠性試驗。

1、起停技術及可靠性試驗針對性定義

發動機起停技術為當前主流的節油技術之一，它的功能主要體現在市區等待紅燈，發動機由原來的怠速變為停機而減少怠速油耗，從而實現節油。

起停系統會根據汽車的實際運行情況,結合行駛安全和保護發動機的要求，通過對擋位、離合器踏板以及加速踏板的操作識別駕駛員是否有停機意圖，在滿足設定條件情況下,啟用停機功能。

類似于自動停機，起動也是經過一些信號反饋實現自動起動，比如：擋位處于空擋，當踩下離合器踏板時。發出起動指令：離合器踏板踩到底并且擋位處于空 擋，當掛擋時，發出起動指令等等。

因此，可靠性試驗應該重點對頻繁起動停止、發動機工況變化帶來的載荷變化進行考核，起停頻率、起停次數結合車輛使用情況、壽命定義等進行設計。

2、車輛使用情況研究

為確認起停技術實際應用情況，對740份車輛信息進行統計分析，車輛行駛天數與行駛里程分布如下：

圖1　某款A級轎車行駛里程分布圖

對數據處理分析，740輛車輛日平均行駛里程為58.2km，年平均行駛里程21227km。

對合肥市城市、城郊道路調研，紅綠燈里程間隔按平均500m計算，等待時間為30秒，每兩次紅綠燈等待一次，即每1000m起停一次。

首先按5年10萬公里計算發動機起停策略應用次數，需完成10萬次起?？煽啃钥己?。

3、試驗工況設定

參考NEDC循環，車輛平均行駛速度為33.6km/h，設定工況為轉速2000rpm，負荷50%；行駛1000m所需時間為107秒，為便于試驗實施，設定行駛時間為100秒，設定停機等待時間為30秒，工況過渡時間均為5秒，設計start-stop可靠性試驗工況：

表1　start-stop可靠性工況變化1

工況變化圖如下圖示：

圖2　start-stop可靠性試驗工況設定1

按此工況，每次起停歷時150秒，按10萬次計算，將進行1500萬秒，即4166.7小時，174天，耗時太長、消耗太大，需要進行強度加大，時間縮短。

4、試驗工況修正

未達到較短時間內考核發動機頻繁起停的可靠性，可以從以下兩方面進行修正：

a）增加發動機機械負荷，轉速提高，負荷加大，相同時間內工況轉化劇烈程度增加，設定行駛對應發動機工況為全速全負荷，并且發動機起動后即進入全速全負荷工況；

b）相同時間內增減起停次數，縮短行駛時間，縮短停機時間；單個循環時間設定為60秒，基于此，起?？煽啃栽囼灩r變更為：

表2　start-stop可靠性工況變化2

工況變化圖如下圖示：

按此工況，每次起停歷時60秒，10萬次運行600萬秒，即1666.7小時，70天。

考慮到發動機負荷增大，負荷增大率近似為（6000// 2000/）*（100/50）=6,試驗時長縮短為 100萬秒，即 277.7小時。

綜合考慮，試驗時長設定為300小時，起停次數18000次。

5、試驗方法實施驗證

使用此試驗方法在某款 1.5L帶起停發動機上進行可靠性試驗，試驗過程中工況變化符合預期，達成起?？己四康?，完成對起動機、發動機等設計變更的可靠性驗證，確保成熟的產品投入市場。

圖4　start-stop可靠性試驗運行工況變化

從試驗過程記錄數據可以確認，試驗方法過渡時間、穩定時間、工況設定合理，可以正常實現，可以完成對發動機可靠性的考核。

6、結論

發動機技術革新日新月異，沿用常規可靠性試驗方法，可以完成對發動機一般可靠性的開發驗證。針對新生技術，可以結合技術特點、使用特性針對性進行試驗方法設計，有利于新技術由理念變為產品，有利于試驗方法拓展創新。

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Design of reliability test method for engine with start-stop technology

Wang Zhaoyuan, Feng Na, Song Changqing
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Technical Center, Anhui Hefei 230601 )

Idle start-stop technology is conducive to the engine to save fuel consumption, reduce idle emissions. Idle start-stop technology used to engine must be verified by the reliability test, to ensure that technology is mature and reliable, design modify meet to the actual use requirements. In accordance with ordinary alternating load test, thermal shock test method, can't be effective, for the assessment of the start-stop technology. This paper combined with the application of start-stop technology, to design the reliability test method on engine with start-stop technology.

start-stop technology; reliability test; situation of application

綜 述

U467.2

A

1671-7988（2015）12-89-03

王兆遠，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術中心。