0引言
怠速是汽车运行的常见工况之一，为了保证怠速平顺性，往往牺牲燃油经济性和排放性能。因此，采用发动机怠速启停技术来降低油耗，然而传统启停技术在起步时冲击振动大，且起步迟滞，实用性一般[1,2]。对此，BOSCH 开发了“Start/Stop ”系统[3]，通过加强型启动机，并且配合控制系统的优化，实现发动机的快速启动。丰田公司首先采用永久啮合齿轮起动系统，配合着先进的电池管理和控制系统，一方面可以对制动能量进行回收，令一方面提高起步
时响应速度，实现发动机
快速、平顺地启动[4]。国内外也在提高响应性上做突破，在变速箱上采用电动油泵，随时保持着油压让离合器处于接合状态，提高响应性[5,6]。随着直喷发动机的应用，启停技术有了更大的发挥空间，利用直喷汽油机的特性提出了一种新型快速启动方式———膨胀缸热机启动[7]
。研究显示，膨胀缸热机启动能有效缩短启动时间，且在改善冲击振动也具有潜力[8,9]。马自达设计了怠速启停系统———SKYACTIV-G i-stop 系统[10]
，该系统不但能够在0.35s 内完成启动（转速
0r/min 上升至1000r/min ），并在振动噪音，燃油消耗率和可靠性上具有优势，处于行业内的领先水
平，本文对该系统进行概述。1i-stop 系统概要
i-stop 系统是马自达应对排放与油耗设计的一套完整的方案，和其他主机厂使用的传统启停方案有所区别，i-stop 系统一方面确保发动机启停性能，另一方面保证了
驾驶性、舒适性、可靠性。
图1是AT 车型的i-stop 系统示意图。系统主要分为4个组成：
①发动机控制系统；②蓄电池能量管理系统；③——————————————————————
—作者简介：钱尧一（1989-），男，江苏盐城人，厦门大学机械工程
硕士，资深级产品开发工程师，研究方向为动力总成。马自达SKYACTIV-G i-stop 系统概述
MAZDA SKYACTIV-G i-stop System Overview
钱尧一QIAN Yao-yi ；范俊华FAN Jun-hua ；蔡建红CAI Jian-hong ；王子胜WANG Zi-sheng
（长安马自达汽车有限公司技术开发中心，南京210000）
（Changan Mazda Automobile Co.，Ltd.Technology Development Center ，Nanjing 210000，China ）
摘要：基于直喷发动机的特性，马自达设计了一套怠速启停方案(SKYACTIV-G i-stop )系统，该系统利用膨胀缸热机启动技术与
振动抑制技术，不但能够在0.35s 内完成启动(转速0r/min 上升至1000r/min)，并在振动噪音、燃油消耗率和可靠性上具有优势。通过一系列安全舒适可靠性集成技术，攻克了怠速启停系统实用化的难题，是一套实用、可靠、稳定与安全的启停方案。i-stop 系统处于行业内领先水平，本文对该系统进行概述。
Abstract:Based on the characteristics of GDI engine,a set of start &stop system had been designed by MAZDA.It is called SKYACTIV-G i-stop system.The system not only could start up within 0.35seconds (rotational speed rises from 0r/min to 1000r/min),but also had advantages in vibration noise,fuel consumption rate and reliability by using warm start mode assisted with expansion cylinder technology and vibration suppression technology.And through a series of safety,comfort and reliability integration technology,the difficulties of application of start &stop system had been conquered.It is a practical,reliable,stable and safe start &stop system.I-stop system is in the leading level in the industry and was described in this paper.
关键词:i-stop ；怠速启停；膨胀缸；振动抑制
滴滴事件最新消息新闻
Key words:i-stop ;start &stop system ;expansion cylinder ;vibration
suppression
图1i-stop 系统示意图(AT 车型)
车辆行为控制系统；④空调、安全带开关等信号输入和仪表盘显示系统。其中，发动机控制系统依靠PCM （动力系统控制模块）和相应的传感器实时监控发动机的运行状态，从而判断发动机是否处于可以执行i-stop 的状态中；蓄电池能量管理系统依靠高性能电流传感器估计蓄电池的荷电状态SOC （State of Charge ），判断蓄电池是否禁止i-stop ；车辆行为控制系统主要检测车身姿态、刹车制动力状态、方向盘状态，通过人的操作意图判断i-stop 系统是否执行。
2发动机启停技术
2.1膨胀缸热机启动技术
i-stop 系统为了消除再启动瞬间的迟滞，采用膨胀缸
热机启动+启动机辅助的技术，形成一种响应快速的启停
方式，如图2所示。
再启动的过程为：①驾驶者在松开刹车踏板或者踩离合器踏板时，i-stop 系统执行再启动，信号输出给PCM ，向活塞停止在膨胀行程的气缸内喷油，且起动机开始运转；②PCM 给予混合气混合的时间，在一定延迟后执行点火，推动活塞往下止点（BDC ）运动，在这个过程中，PCM 对压缩行程气缸喷油，进行预混合；③当压缩行程气缸的活塞经过压缩上止点（TDC ）后，PCM 执行点火；④从第三次点火开始，由于持续燃烧做工将发动机转速上升。经过分析，从i -stop 执行再启动指令开始到发动机转速上升至1000rpm ，时间在0.35s 以内，与传统启停系统相比，节约了一半以上的时间。
为了实现燃烧启动，必须保证第一点火和第二点火的
成功率，一方面由于这两次点火进排气门已经关闭，只能
依靠气缸内部的气体，所以要求气缸内有新鲜空气；另一方面第一点火时活塞停留在膨胀行程，从而对熄火后活塞停止位置提出要求。因此，i-stop 系统中，开发了扫气控制逻辑和活塞停止位置控制逻辑。这两个控制在发动机停止的过程中执行，详细的过程如图3所示。2.1.1扫气控制为了保证第一点火充分燃烧，必须保证气缸新鲜空气的浓度。因此i-stop 系统在发动机停止供油后，转速下降过程中，将关闭的节气门打开，如图3的①所示。但当节气门保持打开状态下停机的时候，泵气效应会让转速发生大幅度波动，引起不必要的振动，这个振动很容易被人感知。
因此，在发动机转速下降过程中，节气门打开向气缸内进
行扫气，当转速低于某阀值后，节气门再度关闭，从而抑制
发动机的振动，实现系统可靠性和舒适性的统一。
2.1.2活塞停止位置控制再启动过程中，第一次燃烧和第二次燃烧的顺利程度取决于气缸内的空气量，由于气密性因素，膨胀行程和压缩行程气缸内的压力会趋于大气压，这个空气量由气缸的停止位置决定。因此，有必要对发动机停止角度进行控制，从而实现平稳迅速的再启动。活塞停止位置的控制主要通过PCM 和交流发电机的协同配合，在发动机停止前的瞬间，调整交流发电机的充电负荷，如图3中②，从而调整活塞的停止位置，保证其正好落入到合适的位置。
图4为发动机停止位置和启动时间的关系图。上止点和下止点附近启动时间较长，在ATDC （上止点后）40CA 到100CA 的范围内，再启动时间能够控制在0.35s 以内，因此活塞停止位置控制在这个曲轴角度是一个合适的工
作范围。
对活塞停止位置控制的关键零件是交流发电机，设计目标是停止位置在ATDC 40CA~100CA 内收束，但是交流发电机的施加机械阻力的效果会受到发电机温度、发动机转速等的影响。对此，在开发过程中，调查了停止位置与断油后活塞在TDC 点转速的关系，如图5所示。由图中看
出，当发动机转速大于190rpm 之后，由于转速太快，已经超出发电机的负荷上限，无法控制活塞到目标位置；当发动机转速小于60rpm 时，由于转速太慢，受到发动机工作环境影响，随机性较大。为了保证活塞停止位置的可靠性，最佳
的控制区间为发动机转速为60rpm~190rpm 。通过
整
图2发动机再启动
过程
图3i-stop 系统工作原理图图4再启动时间和活塞停止角度关系图雅马哈250摩托车
图5
活塞停止角度
车试验验证，活塞进入目标停止位置的概率大于99%。
2.2振动抑制理想的自动启停系统中，会根据驾驶者的意图，自动的控制发动机停止、启动，这个过程中伴随着冲击和振动，如果冲击和振动突出会降低乘员的舒适性，降低整车的高级感，这也是限制启停系统推广的重要原因之一。i-stop 系统从振动源出发，通过控制策略来改善振动。
2.2.1主动抑制
如图6左边细线所示，一般发动机启动中振动的来源有两处，一是进气迟滞导致转速超过目标转速再收束至目标转速，二是发动机机械结构导致的周期性转速回落。传统的设计中，通过大幅度点火迟角并部分提高进气量，让燃烧变缓慢来降低转速上升速度，从而缓解振动，但这一方面会不利于燃油经济性，也无法解决瞬时转速回落的问题。i-stop 系统充分利用了SKYACTIV-G 发动机和电动S-VT （可变气门时刻）的优势，依靠进气门的大迟角设定，使压缩行程中部分空气回流至进气歧管，减少泵气损失，从而缓解瞬时转速波动，并且由于不需要大幅点火迟角，也提高了燃油经济性。
2.2.2被动抑制
上文通过标定对发动机的控制做了一些改善，降低发动机本体的振动，为了尽可能不损失舒适性，发
动机悬置也有针对性的进行了振动抑制。
发动机从停止状态到启动的时候，扭矩会瞬间突变，
经过飞轮传递给变速箱再传递给传动轴轮胎，从轮胎传递
的反作用力会让加上悬置中橡胶的静刚度影响，导致整车的反复摇晃。为了避免动力总成的振动，在带有i-stop 系统的车辆中，设计了针对发动机水平移动的限位器，且悬置布置点更靠近发动机重心，减少转动力矩，尽可能吸收发动机旋转方向的振动，一方面抑制动力总成的共振，另一方面减衰振动的传递。进一步，通过改善发动机悬置橡胶的动静刚度特性，实现对冲击和振动的抑制，使启停系统工作瞬间也能被人接受。
3安全舒适可靠性3.1制动辅助系统
AT 车型的i-stop 系统中，在D 档释放刹车踏板的同时，发动机也开始启动。上坡时，发动机启动到达到必要的扭矩之前，车辆会发生驱动力不足现象；下坡时，发动机启
动突然施加的扭矩也会让车辆冲出去。为了解决这两个问
题，采用了制动辅助系统。制动辅助系统是通过动态稳定性控制系统（DSC ）和发动机控制系统协调
控制实现的，如图7所示。①车辆停止后，为了应对路面的坡度，PCM 对DSC 提出制动力维持的要求。DSC 对制动力进行保持后，PCM 执行发动机停止命令。②驾驶者将刹车踏板释放后，PCM 执行发动机再启动命令，这个时候DSC 持续保持刹车压力，保证车辆在坡路上的静止。③发动机再启动完了后，伴随着发动机转速向目标转速收束，DSC 将保持着的制动力释放掉。从而保证顺滑的、缓慢的行走，实现和普通AT 车接近的行走状态。
3.2AT 的油压控制3.2.1AT 油压系统传统的启停系统中，发动机停止后，液压油泵停止工作，长时间启停的时候，压力不足导致离合器接触不良，从而影响到油门响应性。i-stop 系统在AT 变速箱的基础上加入了电动油泵，在启停模式发动机停止的时间内，提供足够的油压保持离合器接合状态，使发动机再启动的瞬间能够实现顺滑的加速。
3.2.2工作原理发动机工作时，通过机械泵提供油压，通过止逆阀防止油流回电动泵中。启停工况下发动机停止时，机械泵停止工作，止逆阀打开，电动泵给变速箱提供油压。发动机再启动之后，机械泵和电动泵协同工作，直到机械泵实现充分的油压供给为止，逆止阀关闭，电动泵停止工作，电动泵转速控制过程与油压示意图如图8所示
。
图6再启动转速
比较
图7系统控制示意图
3.3电源管理系统
在传统的启停系统中，为了保证启停的可靠性，一般有两组蓄电池，一组保证车辆供电，另一组提供启停用电能，以保证车辆供电不受到启停系统的影响。i-stop 系统利用先进的电池管理技术，使用了一组蓄电池，实现了可靠性与经济性的统一。另一方面，i-stop 的蓄电池并不单纯的给启停系统供电，也集成了能量回收系统。
3.3.1高性能电源系统
i-stop 的电池系统由一组高性能蓄电池，一个DC/DC 逆变器，一个电流传感器，和一个交流发电机组成，如图9所示。为了支持i-stop 系统可靠的工作，采用高性能、高可靠性铅蓄电池。交流发电机布置在发动机前方，在发电停止的工况下，可以利用冷却风对其进行冷却，保持发电机在高效的工作区间工作。启停过程中，启动瞬间需要大电流，为了维持车内电子系统的稳定工作，采用了一个DC/DC 逆变器，保证其电池电压的稳定，其工作效果如图10所示。另外，系统还设有高性能电流传感器，用来测量蓄电池的开路电压（OCV ：Open Circuit Voltage ），内部结构如图11所示，内部包含RAM ，能够随时测量电压值，并具备存储能力。
3.3.2电池管理系统
传统的发动机在冷启动后一段时间内，为了方便电池荷电状态（SOC ）估计，会先将电池充满电，在这段时间内，因为无法预知蓄电池的SOC ，自动启停系统无法正常工作。i-stop 系统中的SOC 预估流程图如图12所示，通过电
流传感器，即使在停车下也能够实时监控蓄电池状态，从
而准确推测蓄电池充电状态（SOC ）、蓄电池健康状态（SOH ）等，在发动机启动后，根据SOC 状态判断是需要优
先给蓄电池充电还是可以执
行i-stop ，
从而进一
步提高i-图8电动泵控制原理示意图
图10直流变压
器
万事得汽车
图11电流传感
器
图9蓄电池系统图12SOC 预估流程图
stop系统的可靠性，甚至可以实现冷启动后直接进入i-stop的模式，提高了燃油经济性与实用性能。
4结论
随着直喷发动机的主流化，膨胀缸热机启动技术将会成为主流启停方案。马自达i-stop系统使用了膨胀缸热机启动技术和活塞位置控制技术，在保证燃油经济性和排放性能的前提下，实现优异的驾驶性和舒适性，通过一系列安全舒适可靠性集成技术，攻克了启停系统实用化的难点，是一套真正实用、可靠、稳定与安全的启停方案。
参考文献:
[1]董秀辉，龚保全，程传河，等.怠速停机技术原理与应用的研究[J].汽车电器，2009，4：3-7.省油车排行榜2013
[2]刘广博.汽车智能启停系统技术探讨[J].电子技术，2015，2：183.
[3]LOVEDAY E.Bosch modifies start/stop system for automatic transmissions[EB/OL].green.autoblog/bosch-modifies-start stop-system-for-automatic-transmissions/,2012：01-15.
[4]刘艳.丰田起停系统概述[J].技术与应用，2010，31（8）：34-36.爱唯欧改装
[5]Y LIU,P DONG,Y LIU.Design and application of electric oil pump in automatic transmission for efficiency improvement and start stop function[J].Journal of Central South University,2016.
[6]石刚，刘洋，韩笑，等.车辆自动变速器与启停系统匹配的控制策略[J].农业工程学报，2017，12（6）：91-98.
[7]MICHAEL J.PRUCKA.Development of an engine stop/start at idle system[C].SAE Paper2005-01-0069,2005.
[8]JOHN BISHOP,ASHOK NEDUNGADI,GREGORY OSTROWSKI,et al.An engine start/stop system for improved fuel economy[C].SAE Paper2007-01-1777,2007.
[9]韩立伟.缸内直喷汽油机应用起动-停止技术的研究[D].长春：吉林大学，2010.
[10]岡田久伸.发动机的怠速停止技术i_stop[J].国外内燃机, 2014,2:23-24.
1喷油螺杆压缩机油压差低出现的原因分析
1.1出现油压差低的原因
想要分析喷油螺杆压缩机出现油压差低的原因，就必须要对喷油螺杆压缩机进行深入的了解与分析，尤其是要对其内部的结构进行掌握，才能够作出全面的分析与讨论。在这基础上，对其出现油压差低的原因，可能源自于以下几个方面。
1.1.1润滑油系统出现问题
在喷油螺杆压缩机之中，润滑油系统是非常重要的组成部分，其中包括了很多设备组，比如单向阀、安全阀、润滑油冷却器等，任何一个设备出现问题，都将会导致压缩机出现故障，无法正常运行。润滑油系统之中，阀门的数量多，种类也多，如果其中有部分阀门没有进行正常的开启，或者开启的高度未达到要求，都将会导致油压差低的问题发生。经过对各个阀门的检查与检测，可以发现以下几个阀门经常会出现此类问题。
1.1.1.1自力式压力控制阀
此阀门主要负责控制润滑油泵的出口压力控制，当出口压力出现较大幅度的变化时，将会导致润滑油回流到油罐之中，如果此处阀门的压力设定值较低，将会导致出口处的润滑油油压直线下降。
1.1.1.2泵出口安全阀
此安全阀能够保证润滑油出口处的压力不超过规定的限制，当出口压力超过设定数值时，安全阀将会
自动打开进行泄压，从而保证出口处的压力负荷正常标准。当安全阀处的压力限制设定过低时，将会导致安全阀过早开启，进而将会导致压缩机内部油压差低。
1.1.1.3油分布器连接压缩机各部位的截止阀
各部位的截止阀，能够对压缩机各部分的油压进行准确的控制和调节，当其中部分截止阀的设定数值较低时，将会导致泄压时机过早，造成压缩机内部的油压差低，进而影响到润滑油的正常使用。
1.1.2过滤器堵塞
在喷油螺杆压缩机之中，为了回收来自于脱气仓的气体，将必须要在压缩机的出入口处添加过滤器，从而就能够降低其他颗粒进入到润滑油系统之中的可能性，进而保证润滑油系统的正常运转。当过滤器发生堵塞时，将会导致润滑油系统内部的压力降低，进而造成油压差低的情况发生。
丰田车价
1.1.3润滑油泵能力不足
在喷油螺杆压缩机之中，润滑油泵主要采用了三螺杆泵，其类型是容积泵，通过主螺杆与动螺杆之间的配合，能够让进口和出口之间形成密封，进而通过密封室趟润滑油从进口到出口，实现润滑油的逐渐升压，形成一个连续、稳定的压力过程。在这整个环节之中，如果一旦润滑油泵出
喷油螺杆压缩机油压差低分析及处理
刘皓；周佺；张世鑫；孙波
（沈阳鼓风机集团压力容器有限公司，沈阳110869）
摘要：喷油螺杆压缩机是生产之中的常见设备机械之一，对其必须要进行严格的控制和了解，从而保证压缩机的正常运行。当下在实际工作之中，因为受到各种因素的影响，从而到安置喷油螺杆压缩机内部油压出现差低，从而影响压缩机的运行，甚至导致压缩机的使用寿命缩短，因此必须要对此进行重视，利用各种方法与手段，检查压缩机油压差低的产生原因，进而有针对性的进行解决，避免此类问题的重复发生。本文首先对喷油螺杆压缩机油压差低的原因进行了分析，进而对如何避免此类问题发生进行了介绍，旨在为相关从业人员提供一定的帮助。
关键词：螺杆压缩机；压差；间隙；润滑油