發動機怠速啟停系統研究

黃新宇

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發動機怠速啟停系統研究

黃新宇

（內蒙古交通職業技術學院，內蒙古 赤峰 024005）

汽車工業的快速發展，使得車輛在城市使用率大大提高，但怠速的汽車很多，發動機怠速是發動機的重要工況之一。手動變速器車輛怠速時，車輛的離合器在結合位置，變速器在空擋位置；自動變速器車輛怠速時，自動變速器在停車擋位。這是發動機怠速啟停系統在汽車上的使用情況。主要研究發動機的怠速啟停系統，介紹了發動機怠速啟停系統的兩種技術方案，通過分析兩種技術方案，研究分離式起動機/發電機怠速啟停系統技術方案，并對發動機怠速啟停系統的組成、工作原理進行了分析，根據怠速啟停系統的使用要求，通過仿真分析，發現發動機怠速啟停系統有效地減少了空氣污染。

發動機；怠速啟停系統；汽車；工作原理

1　引言

發動機怠速啟停系統的組成、工作原理是怠速啟停系統比較重要的部分，不同的汽車怠速啟停系統組成是不同的，通過分析研究怠速啟停系統的組成和電控系統的組成，發現不同車型的怠速啟停系統由不同的傳感器檢測到參數，傳感器把檢測到的參數通過電線傳到控制器，控制器根據傳感器檢測到的不同參數，對這些參數進行比較分析，從而控制發動機的啟動和停止。這種方法在怠速啟停系統的車上用得比較多，本文根據城市使用車輛的狀況，研究了發動機怠速啟停系統。

2　發動機怠速啟停系統的組成

根據怠速啟停系統的組成不同，技術方案也有所差別。主要有兩種技術方案：①集成式起動機/發電機啟停系統，這種啟停系統的起動機和發電機集成一體。②分離式起動機/發電機啟停系統，這種系統起動機和發電機分離。

2.1　集成式起動機/發電機啟停系統

集成式起動機/發電機的電機在發動機的前部，在停車啟動時啟動發動機，發動機轉動時，給車輛電器提供電。這個電機是交流電機，在發電時，需要逆變器控制發電電流。同時，發動機上還有傳統的起動機，在集成起動機/發電機啟停系統不工作時，啟動發動機，使用成本較多，對發動機有要求。

2.2　分離式起動機/發電機啟停系統

分離起動機/發電機啟停系統不增加電子元器件，動力傳動系統和發動機沒改變，使用復合電源啟動起動機，使起動機短時間可以啟動，并帶動發動機轉動，使車輛啟動，能延長蓄電池使用時間，使起動機啟動發動機時性能較好。

2.3　怠速啟停系統的組成

怠速啟停系統的組成主要包括：起動機、發電機、蓄電池、超級電容、發動機轉速傳感器、發動機電腦、蓄電池傳感器、啟動/停止系統開關、車速傳感器、制動真空度傳感器、水溫傳感器、油門踏板位置傳感器、擋位識別傳感器。組成部分的功能如下。

起動機：起動機是啟動發動機的，打開點火開關，復合電源的電流通過電線接到直流電動機使起動機轉子轉動，傳動部分把轉子轉動的力傳到發動機，使發動機轉動，起動機停止轉動，起動機和發動機分離，起動機電路由電磁開關控制。汽車發動機使用的比較多的是直流電起動機，直流電動機啟動發動機時需要大的轉矩，因此要通過的電流很大，直流電動機在轉速不同時，轉矩不同。起動機使用直流電動機，轉子和定子是使用導線繞制的。電動機在使用時需要很大的轉矩，要使用多極磁場，當電流通過線圈時，線圈受到轉矩轉動。直流電動機通電產生電動勢，電動勢和發動機轉速使發動機啟動，起動機起動電流很大，啟動時間要短。

發電機：汽車發電機是汽車的主要電源，在汽車怠速轉動時或汽車行駛時，給汽車的用電器供電，給蓄電池充電。在交流發電機定子繞組上，加繞組匝數引出接線頭，再加整流器。交流發電機主要由轉子、定子、整流器、端蓋組成。交流發電機的發電原理是，當蓄電池的電流通過電刷使磁場繞組通電時，產生磁場，使轉子轉動，根據電磁感應原理，定子繞組產生交變的感應電動勢，這是交流發電機的發電原理。發動機轉動時，發動機的轉動使發電機轉子轉動，定子繞組感應交流電動勢，定子繞組接上用電器，發電機有交流電輸出，使用交流發電機的整流器把發電機發出的交流電變成直流電。交流發電機由定子繞組和轉子繞組兩部分組成，當點火開關打開時，由蓄電池提供電流，充電指示燈有電流通過，燈亮。當發動機啟動時，使用發電機要注意，蓄電池的接線柱和交流發電機的接線柱一致，發動機不啟動時，把點火開關斷開，不斷開，蓄電池放電，使蓄電池使用的時間變短。交流發電機轉動時，不使用試火的方法檢測是否發電，使用試火法會使交流發電機燒壞。交流發電機和電壓調節器的接線形式要相同，不相同交流發電機不發電，交流發電機不發電或發電少時，要檢測交流發電機和蓄電池的導線連接。發電機繞組產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，使用交流發電機時要注意檢查發電機的接線柱、發電機是否轉動發電。

蓄電池：蓄電池是起動機啟動發動機時給起動機供電的，發動機轉動時，發電機開始發電，發電機發的電給蓄電池充電，給汽車用電器供電。使用汽車蓄電池時要注意，如果蓄電池長時間不使用，蓄電池會放電，這時就需要給蓄電池充電。給蓄電池充電時，把蓄電池的兩個電極取下來，注意的是從電極柱上取下正、負兩電極線，要取下負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，把蓄電池的正極和正極連接，負極和負極連接。蓄電池充電時是有要求的，充電時間是充電電池容量/充電電流，充電時要注意充電的次數。在使用蓄電池啟動汽車時，要注意啟動發動機要多長時間，還要注意電路、點火線圈和油路。

超級電容：超級電容是起動機啟動發動機時給起動機供電的，超級電容的兩個電極是正極和負極，超級電容是在電極上通過電子組成的電荷產生的，當把兩極和外電路接通時，電極上的電荷在電路中產生電流。超級電容有超級電容的充電電路和控制放電電路，超級電容分開的電荷越多，超級電容的容量越大，超級電容要得到大的容量，導體要制得很長，使用超級電容時注意超級電容有固定的極性，使用時按極性使用，在標稱電壓下使用，不在高頻率充放電的電路中使用。

發動機轉速傳感器：發動機轉速傳感器是把旋轉物體的轉速轉換為電量輸出的傳感器。轉速傳感器是間接式測量傳感器，使用的是集成電路。按信號形式的不同，轉速傳感器有模擬式和數字式兩種。發動機轉速傳感器是把發動機的轉速轉換成電量輸出的傳感器。在使用轉速傳感器時，轉動運動的速度測量很多，直線運動速度要通過轉動速度間接測量。直流測速發電機把轉動轉速變成電信號，測速時要求輸出電壓和轉速間是線性的，對輸出電壓、時間、溫度有要求。

發動機電腦：是行車電腦，傳感器檢測到的各種參數傳給發動機電腦，發動機電腦比較分析，把參數傳給執行器。

啟動/停止開關：是啟動停止系統開關，通過開關啟動、停止發動機怠速啟停系統。

車速傳感器：車速傳感器是汽車電子控制系統的主要組成部分，用來檢測電控汽車的車速，車速傳感器把檢測到的車輛的車速通過電線傳到發動機電腦，發動機電腦根據檢測到的車速控制發動機的怠速，自動變速器的換擋。車速傳感器的輸出信號是交流信號或數字信號，車速傳感器在變速器上，汽車的車速傳感器信號線和汽車的電線要分別放，這是因為傳感器檢測到的信號要傳到發動機電腦，如果把汽車傳感器電線和汽車電線放到一起會影響車速傳感器的信號，汽車車速傳感器的信號傳不到電腦，就會檢測不到汽車的車速。汽車上的車速傳感器多使用磁電式傳感器檢測車速，磁電式車速傳感器檢測的是交流信號。

水溫傳感器：發動機水溫傳感器測發動機水溫，水溫傳感器的阻值和溫度有關，發動機水溫高，水溫傳感器的電阻小，發動機水溫不高，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。水位傳感器把檢測到的水位電壓傳給電腦，電腦把檢測到的水位電壓和電腦的電壓比較分析，得到電壓，電腦根據這個電壓，控制開關，檢測到水溫。水溫傳感器的一個電線和發動機電腦連接，一個電線是搭鐵線，發動機水溫傳感器是通過傳感器的電阻變使傳感器的電流變，看到發動機的水溫是多少，傳感器把檢測到的水溫變成電壓，把電壓傳給發動機電腦，發動機電腦根據水溫傳感器測到的溫度，給發動機噴油和點火系統提供電壓信號，通過發動機水溫判斷汽車的運行狀態，汽車停止還是運動，運動多長時間。使用水溫傳感器時注意，水溫傳感器有故障時，汽車發動機不能啟動，主要是發動機啟動時，傳到電腦的不是發動機啟動的信號，傳到電腦的不是供油信號，這時發動機不啟動，這時要檢測發動機水溫傳感器。水溫傳感器是汽車電路的電子元件，水溫傳感器有故障時要更換，檢測水溫傳感器時，要把水溫傳感器放在水里，檢測水溫傳感器的電阻，溫度大時，電阻小，溫度小時，電阻大。

3　結論

本文研究了發動機怠速啟停系統的兩種技術方案，通過分析兩種技術方案，本文使用分離式起動機/發電機的技術方案，接著分析發動機怠速啟停系統的組成，根據發動機怠速啟停系統的各種傳感器檢測到的參數，通過仿真分析，發動機怠速啟停系統在車輛上的使用提高了車輛的燃油經濟性，減少了氣體污染。

［1］陳家瑞.汽車構造［M］.北京：機械工業出版社，2008.

［2］陳全世.電動汽車技術［M］.北京：化學工業出版社，2012.

2095－6835（2018）23－0080－02

U464

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.080

黃新宇（1985—），男，蒙古族，內蒙古赤峰人，畢業于內蒙古農業大學，助教，主要從事汽車研究。

〔編輯：張雅麗〕