真空度信號在啟停系統(tǒng)中的應用

李 軍，余召鋒

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

啟停系統(tǒng)已廣泛應用在各類乘用車中，其主要功能為：在紅燈或擁堵路面時，通過切斷油路，使發(fā)動機自動熄火，綠燈或者堵車前行時，使發(fā)動機自動重啟，從而減少怠速時的油耗和排放，給用戶帶來利益，減少對環(huán)境的污染。

啟停系統(tǒng)涉及的整車控制器較多，包括發(fā)動機控制器、變速器控制器、底盤控制器、空調控制器等，各個控制器與啟停相關的邏輯參數(shù)也較多。本文主要討論真空度信號與啟停系統(tǒng)的關系。

1 真空管路和真空助力器

1.1 真空管路連接圖

圖1是真空管路連接發(fā)動機的進氣歧管和真空助力器的示意圖。

1.2 真空助力器的工作原理

發(fā)動機的進氣行程是在極其有限的時間內(nèi)吸入混合氣(或純空氣），同時因結構及工作原理的需要，空氣又必須通過空氣濾清器、節(jié)氣門、進氣門等層層“路障”進入氣缸，在時間有限和道路阻塞二者的共同作用下，使得在發(fā)動機運轉時進氣管內(nèi)的壓力會低于外界大氣壓力而形成一定的真空度 (真空吸力）。

進氣歧管位于節(jié)氣門與發(fā)動機進氣門之間，之所以稱為歧管，是因為空氣進入節(jié)氣門后，經(jīng)過歧管緩沖，空氣流道就在此分歧了。

真空助力系統(tǒng)通過真空管和發(fā)動機的進氣歧管相連接，真空管內(nèi)有單向閥。當進氣歧管內(nèi)的真空度大于真空助力系統(tǒng)的真空度時，單向閥打開；小于時，單向閥關閉。從而利用進氣歧管的真空度來形成真空助力系統(tǒng)的真空。

圖1 真空管路連接示意圖

真空助力系統(tǒng)利用真空產(chǎn)生的壓力，把制動液壓入4個輪子里的制動裝置，推動制動片掐住制動盤或頂住制動鼓，從而達到制動的目的。

當?shù)?次踩下制動踏板，由于真空助力器存在足夠真空，其踏板行程正常，同時，踩下制動踏板，真空助力系統(tǒng)的閥門會打開，助力器的真空度會損失；第2次踩下制動踏板時，由于第1次已損失一些真空，所以踏板行程會減小很多；第3次踩下制動踏板時，真空助力器內(nèi)真空已很小，所以踏板行程也很小，就再不能踩動了。

如圖2所示，當松制動時，真空助力器無Fsupport助力；當踩制動時，單向閥門打開，真空助力器提供Fsupport助力增加；當踩制動后保持時，單向閥門關閉，真空助力器在達到平衡后保持某一固定值。

圖2 真空助力器工作原理圖

2 啟停系統(tǒng)中真空度信號的作用及其邏輯定義

2.1 真空度信號的作用及控制策略

啟停系統(tǒng)中，發(fā)動機自動熄火后，進氣歧管將不會提供真空助力系統(tǒng)的真空度。

整車系統(tǒng)中，為了獲得良好的踏板感覺，要維持一定的真空度，如果真空度不夠，踏板會變重，為了獲得同樣的減速度，需要在踏板上施加更大的力，如果反應不及時，可能引起事故，所以需要定義最小的真空度值。當真空助力減小時，發(fā)動機需要自動重啟，保證能夠容易制動并能剎住車。這樣，需要在真空管上增加一個真空度傳感器，來檢測真空度值。

真空度傳感器可以連接到底盤控制器ESC，通過ESC判斷后，將是否允許發(fā)動機自動熄火及是否要求發(fā)動機自動重啟信號直接發(fā)給啟停系統(tǒng)控制模塊。真空度信號的控制策略如圖3所示。

圖3 真空度信號的控制策略

2.2 真空度信號的啟停算法邏輯圖

從圖4可以看出，踩制動至車輛靜止時，當真空度低于閾值時，發(fā)動機禁止自動熄火，當高于閾值時，發(fā)動機可以自動熄火。發(fā)動機自動熄火后，當真空度低于閾值時，發(fā)動機會自動重啟。

圖4 真空度啟停算法邏輯

2.3 實車應用

將真空管路上的單向閥靠真空助力器側加入真空度傳感器，該信號連接到ESC控制器，算法邏輯寫入ESC控制器和啟停系統(tǒng)控制模塊后，經(jīng)過實車驗證，邏輯合理有效。

如圖5所示，當發(fā)動機轉速為0 r／min時，表示發(fā)動機自動熄火；通過制動壓力可以看出，多次踩松制動踏板，真空度數(shù)值會持續(xù)減少，當降低到某一閾值，發(fā)動機會從0 r／min增大，表示發(fā)動機自動重啟。由此可見，當真空度降低到一定閾值時，發(fā)動機會自動重啟。

圖5 連續(xù)踩2腳制動踏板，真空度低于閾值，發(fā)動機自動重啟

如圖6所示，當深踩制動至車速為0時，松開制動，真空度會陡降，當降到閾值時，發(fā)動機會自動重啟。

圖6 深踩制動后，松開制動，真空度下降，發(fā)動機自動重啟

如圖7所示，當真空度低于閾值時，通過啟停請求信號，發(fā)動機并沒有自動熄火。

圖7 真空度低于邏輯閾值，發(fā)動機不允許自動熄火

如圖8所示，斷開真空管，使真空度值為0，發(fā)動機不能自動熄火。

圖8 真空度為0時，發(fā)動機不允許自動熄火

2.4 駐車擋、Autohold或者電子手制動功能選擇時，是否也需要考慮真空度閾值

發(fā)動機自動熄火如果在駐車擋時，當真空度減小至制動踩不下去，單靠駐車擋駐車，會對變速器帶來硬傷，所以在駐車擋時，需要考慮真空度的啟停閾值。

發(fā)動機自動熄火如果在Autohold激活時，Autohold是靠ESC系統(tǒng)的電機對4個輪子建立壓力，不能長時間建壓，而且受一定坡道角度影響，所以在Autohold激活時，也需要考慮真空度的啟停閾值。

發(fā)動機自動熄火如果在電子手制動激活時，電子手制動是靠獨立的卡鉗電機對后面2個輪子建立壓力，較大坡道仍能起到防止溜車，所以在電子手制動激活時，從安全角度出發(fā)，可以不用考慮真空度的影響，但從踩踏制動踏板的舒適性角度出發(fā)，需要考慮該邏輯。

由此可見，在各擋位，不論Autohold或者電子手制動激活與否，發(fā)動機自動熄火時，均需要考慮真空度的啟停邏輯閾值。

3 結語

目前啟停車型已在市場上得到了廣泛應用，各廠家對啟停的邏輯定義各有特點。本文從實際使用出發(fā)，綜合考慮用戶的舒適性與安全性，對啟停系統(tǒng)所涉及的真空度信號進行仔細研究。通過分析真空度的構成、工作原理及與啟停系統(tǒng)的關系，提出啟停系統(tǒng)真空度信號的控制策略。目前該方案已應用于實車中，經(jīng)過驗證，能夠有效、合理、安全地滿足設計要求。