汽車起動系統(tǒng)控制過程優(yōu)化分析

高春雪 孫保海

摘要：汽車起動系統(tǒng)的作用是供給發(fā)動機曲軸足夠的起動轉矩，使發(fā)動機曲軸達到必須的起動轉速，使發(fā)動機進入自行運轉的狀態(tài)，當發(fā)動機進入自行運轉狀態(tài)后，起動機便結束任務停止工作。由此可見傳統(tǒng)的起動系統(tǒng)并未對車輛或人員的安全提出要求，本文就從安全角度出發(fā)對汽車起動系統(tǒng)的控制過程進行優(yōu)化，從而對車輛或駕駛員的安全起到一定幫助作用。

Abstract： The function of the automobile starting system is to supply enough starting torque to the crankshaft of the engine， so that the crankshaft of the engine reaches the necessary starting speed， and the engine enters the state of self-running. When the engine enters the state of self-running， the starter ends the task and stops working. It can be seen that the traditional starting system does not require the safety of the vehicle or the personnel. This article optimizes the control process of the starting system of the vehicle from a safety perspective， so as to help the safety of the vehicle or the driver.

關鍵詞：起動系統(tǒng);起動過程;優(yōu)化;安全

Key words： starting system;starting process;optimization;safety

中圖分類號：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）18-0071-02

0? 引言

手動擋汽車在起動過程中易發(fā)生“竄車”事故，會給車輛和駕駛人員造成一些不必要的損失;長時間停車后，駕駛員會習慣性的去“點火”，這時會造成起動機驅動齒輪、直流電機、單向離合器等部件的損壞。這些故障的造成基本上都是由人員操作失誤造成。本文就對起動系統(tǒng)控制電路進行優(yōu)化，以減少不必要的人或車的損失。這些不安全因素都是由起動系統(tǒng)的工作電路決定（如圖1：A-蓄電;B-起動機）（大眾寶來1.8L-92kW，發(fā)動機代碼AGN。后文中所涉及的發(fā)動機型號等信息以該車型為主），該電路的人為控制部件僅有點火開關（D），即只要點火開關閉合，電流即經50b號端子進入直流電動機使其工作[1]。為保證安全可引入控制模塊，以此來保證車輛和人員的安全。

1? 預防“竄車”電路優(yōu)化

“竄車”事故產生其根本原因是車輛起動時檔位未處于空擋位置，或者駕駛員沒有踩下離合器。因此可以設定一個開關量來控制起動機的起動，只有保證該開關在閉合時，直流電動機才能通電，而在開關斷開時，即使點火開關處于ST位置，也要切斷直流電動機的工作。這個控制功能的實現可以使用離合器開關來采集信號。

1.1 部分車型有離合器開關? 離合器開關電路圖（如圖2）。F36為常閉型開關，電子控制單元（ECU）通過其接收12V電壓信號，判斷離合器踩下與否。當離合器踩下時，開關斷開，ECU根據其信號對點火提前角和噴油量進行控制，減少換擋時的搓頓感，還可以對定速巡航系統(tǒng)進行控制。

將此開關信號同時傳輸給單片機，用來控制起動機的起動過程（如圖3）。踩下離合器，起動系統(tǒng)正常起動;離合器未踩下，起動電路切斷，起動系統(tǒng)不允許起動。將點火開關D/50b端子與起動機的50號端子之間的導線（2.5ro/sw）斷開，在其上連接一常開型繼電器，控制起動機吸拉線圈和保持線圈，進而控制起動機的工作與否。單片機接收來自離合器開關的信號，當離合器開關閉合時（即離合器未踩下），三極管導通，單片機I/O接口為低電平信號，單片機控制繼電器觸點斷開，此時即使點火開關處于ST位置，起動機也不能正常起動;踩下離合器時，離合器開關斷開，單片機I/O接口變?yōu)楦唠娖叫盘枺瑔纹瑱C控制繼電器線圈通電，繼電器觸點閉合，當點火開關處于ST位置時，起動機才能正常起動。這就提醒駕駛人員在起動前必須踩下離合，斷開動力傳輸，從而保證車輛不會發(fā)生“竄車”事故。

1.2 部分車型上沒有離合器開關? 對于沒有離合器開關的車型，可以在原離合器上加裝一個離合器開關，開關的一個接線柱接12V電源信號，另一端接單片機控制模塊的信號輸入端。其工作過程跟上面相類似。

2? 動機正常工作時防止起動機的誤啟動

發(fā)動機在正常工作時，需要發(fā)動機上的各類傳感器進行信號的傳輸，來保證和監(jiān)控發(fā)動機的正常工作狀態(tài)。在該發(fā)動機上利用到的主要傳感器有冷卻液溫度傳感器（G2）、霍爾傳感器（G40）、爆震傳感器（G61）、節(jié)氣門驅動器角度傳感器（G187）、發(fā)動機轉速傳感器（G28）等等。理論上來講，只要這些傳感器有信號傳送給ECU，則可以判斷該發(fā)動機在正常工作，此時應該斷開起動系統(tǒng)的工作電路來預防起動機的誤啟動。發(fā)動機上采用的大部分傳感器傳遞的都是模擬信號，該模擬信號進入ECU后，在ECU內部進行D/A轉換，然后進行處理。但模擬信號易受噪聲干擾，信號的損失率較高。在發(fā)動機復雜的工作環(huán)境下，如果進行線路改造可能對后期ECU處理信號產生影響，進而可能對車輛運行安全造成影響。數字信號的傳輸相對來說就比較穩(wěn)定，但發(fā)動機上使用的數字類傳感器比較少，霍爾傳感器（G40）就是其一。

G40即凸輪軸位置傳感器（如圖4：1-霍爾傳感器電源，2-霍爾傳感器信號，3-霍爾傳感器接地），是噴油控制、點火正時的主控信號之一[2]。因此選擇凸輪軸位置傳感器信號作為啟動系統(tǒng)的控制信號，既可以準確判斷發(fā)動機的工作狀態(tài)，又可以確保在對線路改造過程中最大限度的保證信號的可靠性和穩(wěn)定性。將G40的信號（G40/2）引入單片機的I/O口中，對繼電器進行控制，即可控制起動機的工作（如圖5）。發(fā)動機正常工作，G40/2有信號產生[3]，單片機控制繼電器線圈斷電，繼電器觸點斷開，起動機無法正常工作;發(fā)動機不工作時，單片機檢測G40/2端無信號輸入，控制繼電器觸點閉合，此時點火開關處于ST位置時，起動機可以正常起動。

3? 整體控制電路原理圖及控制過程分析

起動系統(tǒng)控制優(yōu)化電路原理圖（如圖6），將離合器開關信號和凸輪軸位置傳感器信號同時傳輸給單片機的I/O口，單片機根據這兩個信號來控制繼電器觸點的閉合與斷開，進而控制起動機電路的導通與切斷。離合器開關斷開，同時G40/2無信號時，即發(fā)動機沒有運轉，單片機控制繼電器線圈通電，觸點閉合，此時點火開關ST，起動機正常運轉，帶動發(fā)動機工作;離合器開關閉合或者G40/2有信號，單片機控制繼電器觸點斷開，起動機的電磁開關處于斷路狀態(tài)，起動機不工作（如圖7）。

4? 總結

本文對傳統(tǒng)的汽車起動系統(tǒng)控制過程進行優(yōu)化，在保證車輛正常運行的基礎上對其進行安全改進，保證了車輛和駕駛人員的安全。

參考文獻：

[1]楊少波，安妮.汽車電氣設備構造與維修[M].成都：電子科技大學出版社，2019：68-79.

[2]孫杰，陳聰.汽油發(fā)動機電控電控系統(tǒng)檢修[M].北京：教育科學出版社，2016：127-135.

[3]石友志.汽車起動機控制原理簡化分析[J]. 內燃機與配件，2021，37（03）：43-44.