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浅析发动机起停技术的实用性
来源:汽车维修  作者:佚名  2015-03-16 08:00:27

    早在2004年,雪铁龙C3就搭载了发动机起停(" start -stop")技术,此后C2也应用了该技术,2007年,宝马公司也在其欧洲的在售车型上应用了“start-stop”类似的技术,之后全球各大汽车公司纷纷开始给旗下一些车型应用这项技术。
    这究竟是什么样的技术,能够如此大范围的广受追捧呢?
    “start-stop”起停技术就是发动机自动熄火重起的一套系统。汽车在行驶中遇到临时停车(如等红灯)的时候,驾驶员踩制动踏板,车辆完全停止约2s后发动机就会自动熄火,一直踩着制动踏板,发动机会保持关闭。当需要继续行驶时,只要解除制动,或者转动方向盘,发动机又会立刻自动起动。
      由于近年来国际油价不断上涨,以及全球气温日趋变暖等环境问题的影响,发动机起停技术成为这几年来发展最迅猛的汽车环保技术。2014年10月16日,工信部、发改委、商务部、海关总署、质检总局5部门联合发文要求相关汽车制造企业做好《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》的实施工作,此举旨在进一步促进先进节能技术的应用和推广,加快汽车产业结构调整和转型升级,以实现2015年我国生产乘用车平均燃料消耗量降至6.9L/100km的目标。目前通用、大众、奔驰、宝马、奥迪等世界知名汽车制造商均与博世公司合作研发“start-stop”系统。有传媒机构甚至将其标榜为本世纪最贴合城市路况的发动机技术革新。
    然而在仔细研究其技术核心结构和原理的基础上我们不难发现,这项目前正被飞速普及的技术仍然存在着一些技术的短板,下面我就从实际使用方面和制造成本方面来简要分析一下“start-stop”技术急需解决的几个问题。
      1.反复起停对汽车电气设备的影响
      发动机冷机起动的瞬间,蓄电池电压大约会下降至9.5V,而车载电气设备要求的电压范围在9V~16V,车载导航、车载音响以及汽车仪表等安全电压要求在10.5V以上,雨刮和大灯等功率型用电器长期在不稳定的的电压环境下工作不仅使用性能会变差而且会加剧其损坏。
    有制造商提出了低电压保护方案,例如:DC-DC升压配置,主要保护导航、仪表等车载电器,起动机工作时,升压电源打开,电压稳定在10V以上。但是此方案价格偏贵,汽车生产商考虑到制造成本,更多的选择价格稍便宜的防浪涌ICR继电器,来抑制发动机起动瞬间的大电流,但是ICR继电器启动时间较慢而且改善效果有限(1V左右)。
    因此装载了“start-stop”系统的汽车,其车载电气系统在后期的使用中故障率会明显增高,目前已有汽车维修市场调研的数据作为佐证。目前这项技术还处在市场的检验期。
    2.反复起停对蓄电池损伤严重
    虽然目前市场在售的诸多装配有“start-stop”系统的车型,都装配了极板更多、容量更大的铅蓄电池,但城市路况平均约1km就有1组红绿灯,比如原本20km路程最多3次起停,变成了现在的20次起停,蓄电池在半小时的车程中反复充放电20余次,严重影响其使用寿命。
      3.反复起停起动机损伤严重
    丰田汽车为装配有“start-stop"系统的车型专门研发了1款永久啮合式起动机,齿圈和起动机小齿轮保持永久啮合,节省了普通起动机中小齿轮伸缩与齿圈啮合这一过程所需要的时间,可在发动机没有完全停止的情况下进行重起,可以应对驾驶员意图的突然改变。
    虽然有数据支撑发动机暖机起动时油耗仅相当于怠速0.7s的油耗,但发动机频繁起动引起的振动和噪音会严重影响汽车驾驶的舒适性。另外,在发动机尚未停止的状态下进行重起,需要多传感器配合提供各气缸的活塞位置等信号,控制复杂性提高。传统起动机起动时间需要0.6~0.7s,永久啮合式起动机起动需要0.4~0.5s,所谓的优势其实并不明显。
    4.起停控制逻辑复杂,存在技术短板
    汽车“start-stop”系统的控制逻辑复杂,需要收集真空度传感器信号、蓄电池电压信号、空挡传感器信号、车门信号、前舱盖信号等按照设定的逻辑进行控制,繁冗复杂导致成本上涨。起停系统逻辑框图如图1所示。

      目前与自动挡车型的匹配还不能完美兼容,主要因为汽车起步时自动变速器中换挡元件需要液压推动,而油压来自于发动机所带动的油泵,如果发动机不运转,油泵也不运转。所以装备了“start-stop”系统的自动挡车辆在发动机重新起动时会导致变速器响应迟滞大约1s,延误起动。

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