真空度信号在启停系统中的应用

启停系统已广泛应用在各类乘用车中，其主要功能为：在红灯或拥堵路面时，通过切断油路，使发动机自动熄火，绿灯或者堵车前行时，使发动机自动重启，从而减少怠速时的油耗和排放，给用户带来利益，减少对环境的污染。

启停系统涉及的整车控制器较多，包括发动机控制器、变速器控制器、底盘控制器、空调控制器等，各个控制器与启停相关的逻辑参数也较多。本文主要讨论真空度信号与启停系统的关系。

1 真空管路和真空助力器

1.1 真空管路连接图

图1是真空管路连接发动机的进气歧管和真空助力器的示意图。

1.2 真空助力器的工作原理

发动机的进气行程是在极其有限的时间内吸入混合气(或纯空气），同时因结构及工作原理的需要，空气又必须通过空气滤清器、节气门、进气门等层层“路障”进入气缸，在时间有限和道路阻塞二者的共同作用下，使得在发动机运转时进气管内的压力会低于外界大气压力而形成一定的真空度 (真空吸力）。

进气歧管位于节气门与发动机进气门之间，之所以称为歧管，是因为空气进入节气门后，经过歧管缓冲，空气流道就在此分歧了。

真空助力系统通过真空管和发动机的进气歧管相连接，真空管内有单向阀。当进气歧管内的真空度大于真空助力系统的真空度时，单向阀打开；小于时，单向阀关闭。从而利用进气歧管的真空度来形成真空助力系统的真空。

图1 真空管路连接示意图

真空助力系统利用真空产生的压力，把制动液压入4个轮子里的制动装置，推动制动片掐住制动盘或顶住制动鼓，从而达到制动的目的。

当第1次踩下制动踏板，由于真空助力器存在足够真空，其踏板行程正常，同时，踩下制动踏板，真空助力系统的阀门会打开，助力器的真空度会损失；第2次踩下制动踏板时，由于第1次已损失一些真空，所以踏板行程会减小很多；第3次踩下制动踏板时，真空助力器内真空已很小，所以踏板行程也很小，就再不能踩动了。

如图2所示，当松制动时，真空助力器无Fsupport助力；当踩制动时，单向阀门打开，真空助力器提供Fsupport助力增加；当踩制动后保持时，单向阀门关闭，真空助力器在达到平衡后保持某一固定值。

图2 真空助力器工作原理图

2 启停系统中真空度信号的作用及其逻辑定义

2.1 真空度信号的作用及控制策略

启停系统中，发动机自动熄火后，进气歧管将不会提供真空助力系统的真空度。

整车系统中，为了获得良好的踏板感觉，要维持一定的真空度，如果真空度不够，踏板会变重，为了获得同样的减速度，需要在踏板上施加更大的力，如果反应不及时，可能引起事故，所以需要定义最小的真空度值。当真空助力减小时，发动机需要自动重启，保证能够容易制动并能刹住车。这样，需要在真空管上增加一个真空度传感器，来检测真空度值。

真空度传感器可以连接到底盘控制器ESC，通过ESC判断后，将是否允许发动机自动熄火及是否要求发动机自动重启信号直接发给启停系统控制模块。真空度信号的控制策略如图3所示。

图3 真空度信号的控制策略

2.2 真空度信号的启停算法逻辑图

从图4可以看出，踩制动至车辆静止时，当真空度低于阈值时，发动机禁止自动熄火，当高于阈值时，发动机可以自动熄火。发动机自动熄火后，当真空度低于阈值时，发动机会自动重启。

图4 真空度启停算法逻辑

2.3 实车应用

将真空管路上的单向阀靠真空助力器侧加入真空度传感器，该信号连接到ESC控制器，算法逻辑写入ESC控制器和启停系统控制模块后，经过实车验证，逻辑合理有效。

如图5所示，当发动机转速为0 r／min时，表示发动机自动熄火；通过制动压力可以看出，多次踩松制动踏板，真空度数值会持续减少，当降低到某一阈值，发动机会从0 r／min增大，表示发动机自动重启。由此可见，当真空度降低到一定阈值时，发动机会自动重启。

图5 连续踩2脚制动踏板，真空度低于阈值，发动机自动重启

如图6所示，当深踩制动至车速为0时，松开制动，真空度会陡降，当降到阈值时，发动机会自动重启。

图6 深踩制动后，松开制动，真空度下降，发动机自动重启

如图7所示，当真空度低于阈值时，通过启停请求信号，发动机并没有自动熄火。

图7 真空度低于逻辑阈值，发动机不允许自动熄火

如图8所示，断开真空管，使真空度值为0，发动机不能自动熄火。

图8 真空度为0时，发动机不允许自动熄火

2.4 驻车挡、Autohold或者电子手制动功能选择时，是否也需要考虑真空度阈值

发动机自动熄火如果在驻车挡时，当真空度减小至制动踩不下去，单靠驻车挡驻车，会对变速器带来硬伤，所以在驻车挡时，需要考虑真空度的启停阈值。

发动机自动熄火如果在Autohold激活时，Autohold是靠ESC系统的电机对4个轮子建立压力，不能长时间建压，而且受一定坡道角度影响，所以在Autohold激活时，也需要考虑真空度的启停阈值。

发动机自动熄火如果在电子手制动激活时，电子手制动是靠独立的卡钳电机对后面2个轮子建立压力，较大坡道仍能起到防止溜车，所以在电子手制动激活时，从安全角度出发，可以不用考虑真空度的影响，但从踩踏制动踏板的舒适性角度出发，需要考虑该逻辑。

由此可见，在各挡位，不论Autohold或者电子手制动激活与否，发动机自动熄火时，均需要考虑真空度的启停逻辑阈值。

3 结语

目前启停车型已在市场上得到了广泛应用，各厂家对启停的逻辑定义各有特点。本文从实际使用出发，综合考虑用户的舒适性与安全性，对启停系统所涉及的真空度信号进行仔细研究。通过分析真空度的构成、工作原理及与启停系统的关系，提出启停系统真空度信号的控制策略。目前该方案已应用于实车中，经过验证，能够有效、合理、安全地满足设计要求。