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

帶起停技術(shù)發(fā)動機可靠性試驗方法設(shè)計

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

怠速起停技術(shù)有利于發(fā)動機節(jié)省燃油消耗，降低紅燈怠速排放，怠速起停技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動機必須經(jīng)過可靠性試驗驗證，確保技術(shù)成熟可靠，發(fā)動機的設(shè)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(shù)，文章結(jié)合起停技術(shù)的應(yīng)用情況，設(shè)計帶起停技術(shù)發(fā)動機可靠性試驗方法。

起停技術(shù)；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(jié)能環(huán)保要求日趨嚴格，各種節(jié)油技術(shù)逐漸應(yīng)用于發(fā)動機，怠速起停技術(shù)是其中之一。通過怠速等紅燈時間的停機、再啟動，可以節(jié)省燃油消耗、降低怠速排放。新技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動機并投入量產(chǎn)，必須經(jīng)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(guī)的熱沖擊、交變負荷等可靠性試驗主要對發(fā)動機承受機械負荷、熱負荷的能力進行測試，對起停技術(shù)的考核力度及針對性小。為切實有效考核帶起停技術(shù)發(fā)動機的可靠性，本文通過一系列調(diào)研分析，設(shè)計一種可靠性試驗方法，重點對起停技術(shù)進行可靠性試驗。

1、起停技術(shù)及可靠性試驗針對性定義

發(fā)動機起停技術(shù)為當前主流的節(jié)油技術(shù)之一，它的功能主要體現(xiàn)在市區(qū)等待紅燈，發(fā)動機由原來的怠速變?yōu)橥C而減少怠速油耗，從而實現(xiàn)節(jié)油。

起停系統(tǒng)會根據(jù)汽車的實際運行情況,結(jié)合行駛安全和保護發(fā)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(shè)定條件情況下,啟用停機功能。

類似于自動停機，起動也是經(jīng)過一些信號反饋實現(xiàn)自動起動，比如：擋位處于空擋，當踩下離合器踏板時。發(fā)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(fā)出起動指令等等。

因此，可靠性試驗應(yīng)該重點對頻繁起動停止、發(fā)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(shù)結(jié)合車輛使用情況、壽命定義等進行設(shè)計。

2、車輛使用情況研究

為確認起停技術(shù)實際應(yīng)用情況，對740份車輛信息進行統(tǒng)計分析，車輛行駛天數(shù)與行駛里程分布如下：

圖1　某款A(yù)級轎車行駛里程分布圖

對數(shù)據(jù)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(diào)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(fā)動機起停策略應(yīng)用次數(shù)，需完成10萬次起?？煽啃钥己?。

3、試驗工況設(shè)定

參考NEDC循環(huán)，車輛平均行駛速度為33.6km/h，設(shè)定工況為轉(zhuǎn)速2000rpm，負荷50%；行駛1000m所需時間為107秒，為便于試驗實施，設(shè)定行駛時間為100秒，設(shè)定停機等待時間為30秒，工況過渡時間均為5秒，設(shè)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(shè)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(nèi)考核發(fā)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(fā)動機機械負荷，轉(zhuǎn)速提高，負荷加大，相同時間內(nèi)工況轉(zhuǎn)化劇烈程度增加，設(shè)定行駛對應(yīng)發(fā)動機工況為全速全負荷，并且發(fā)動機起動后即進入全速全負荷工況；

b）相同時間內(nèi)增減起停次數(shù)，縮短行駛時間，縮短停機時間；單個循環(huán)時間設(shè)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(fā)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(shè)定為300小時，起停次數(shù)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(fā)動機上進行可靠性試驗，試驗過程中工況變化符合預(yù)期，達成起?？己四康?，完成對起動機、發(fā)動機等設(shè)計變更的可靠性驗證，確保成熟的產(chǎn)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(shù)據(jù)可以確認，試驗方法過渡時間、穩(wěn)定時間、工況設(shè)定合理，可以正常實現(xiàn)，可以完成對發(fā)動機可靠性的考核。

6、結(jié)論

發(fā)動機技術(shù)革新日新月異，沿用常規(guī)可靠性試驗方法，可以完成對發(fā)動機一般可靠性的開發(fā)驗證。針對新生技術(shù)，可以結(jié)合技術(shù)特點、使用特性針對性進行試驗方法設(shè)計，有利于新技術(shù)由理念變?yōu)楫a(chǎn)品，有利于試驗方法拓展創(chuàng)新。

[1] 解小超,賀子龍,曹慧穎,代永剛.發(fā)動機起停技術(shù)控制策略的研究[J].客車技術(shù),2014(03):31-33.

[2] 魏廣杰,吳瓊,涂安全.汽車發(fā)動機起停技術(shù)研究及應(yīng)用開發(fā)[J].西華大學(xué)學(xué)報. 2011(09):l4-17.

[3] 黃偉,李衛(wèi)兵,劉文彬,胡波.起?？刂撇呗詫φ囉秃募芭欧诺挠绊慬J].汽車技術(shù),2013(07):30-34.

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(shù)中心。