带起停技术发动机可靠性试验方法设计

王兆远，冯娜，宋长青（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

带起停技术发动机可靠性试验方法设计

王兆远，冯娜，宋长青
（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

怠速起停技术有利于发动机节省燃油消耗，降低红灯怠速排放，怠速起停技术应用于发动机必须经过可靠性试验验证，确保技术成熟可靠，发动机的设计变更满足实际使用要求。按照普通交变负荷、热冲击等可靠性试验方法，不能有效、针对性的考核起停技术，文章结合起停技术的应用情况，设计带起停技术发动机可靠性试验方法。

起停技术；可靠性试验；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

随着节能环保要求日趋严格，各种节油技术逐渐应用于发动机，怠速起停技术是其中之一。通过怠速等红灯时间的停机、再启动，可以节省燃油消耗、降低怠速排放。新技术应用于发动机并投入量产，必须经过可靠性试验验证。起动机等单个零部件可以进行单体可靠性试验，对于整机，常规的热冲击、交变负荷等可靠性试验主要对发动机承受机械负荷、热负荷的能力进行测试，对起停技术的考核力度及针对性小。为切实有效考核带起停技术发动机的可靠性，本文通过一系列调研分析，设计一种可靠性试验方法，重点对起停技术进行可靠性试验。

1、起停技术及可靠性试验针对性定义

发动机起停技术为当前主流的节油技术之一，它的功能主要体现在市区等待红灯，发动机由原来的怠速变为停机而减少怠速油耗，从而实现节油。

起停系统会根据汽车的实际运行情况,结合行驶安全和保护发动机的要求，通过对挡位、离合器踏板以及加速踏板的操作识别驾驶员是否有停机意图，在满足设定条件情况下,启用停机功能。

类似于自动停机，起动也是经过一些信号反馈实现自动起动，比如：挡位处于空挡，当踩下离合器踏板时。发出起动指令：离合器踏板踩到底并且挡位处于空 挡，当挂挡时，发出起动指令等等。

因此，可靠性试验应该重点对频繁起动停止、发动机工况变化带来的载荷变化进行考核，起停频率、起停次数结合车辆使用情况、寿命定义等进行设计。

2、车辆使用情况研究

为确认起停技术实际应用情况，对740份车辆信息进行统计分析，车辆行驶天数与行驶里程分布如下：

图1　某款A级轿车行驶里程分布图

对数据处理分析，740辆车辆日平均行驶里程为58.2km，年平均行驶里程21227km。

对合肥市城市、城郊道路调研，红绿灯里程间隔按平均500m计算，等待时间为30秒，每两次红绿灯等待一次，即每1000m起停一次。

首先按5年10万公里计算发动机起停策略应用次数，需完成10万次起停可靠性考核。

3、试验工况设定

参考NEDC循环，车辆平均行驶速度为33.6km/h，设定工况为转速2000rpm，负荷50%；行驶1000m所需时间为107秒，为便于试验实施，设定行驶时间为100秒，设定停机等待时间为30秒，工况过渡时间均为5秒，设计start-stop可靠性试验工况：

表1　start-stop可靠性工况变化1

工况变化图如下图示：

图2　start-stop可靠性试验工况设定1

按此工况，每次起停历时150秒，按10万次计算，将进行1500万秒，即4166.7小时，174天，耗时太长、消耗太大，需要进行强度加大，时间缩短。

4、试验工况修正

未达到较短时间内考核发动机频繁起停的可靠性，可以从以下两方面进行修正：

a）增加发动机机械负荷，转速提高，负荷加大，相同时间内工况转化剧烈程度增加，设定行驶对应发动机工况为全速全负荷，并且发动机起动后即进入全速全负荷工况；

b）相同时间内增减起停次数，缩短行驶时间，缩短停机时间；单个循环时间设定为60秒，基于此，起停可靠性试验工况变更为：

表2　start-stop可靠性工况变化2

工况变化图如下图示：

按此工况，每次起停历时60秒，10万次运行600万秒，即1666.7小时，70天。

考虑到发动机负荷增大，负荷增大率近似为（6000// 2000/）*（100/50）=6,试验时长缩短为 100万秒，即 277.7小时。

综合考虑，试验时长设定为300小时，起停次数18000次。

5、试验方法实施验证

使用此试验方法在某款 1.5L带起停发动机上进行可靠性试验，试验过程中工况变化符合预期，达成起停考核目的，完成对起动机、发动机等设计变更的可靠性验证，确保成熟的产品投入市场。

图4　start-stop可靠性试验运行工况变化

从试验过程记录数据可以确认，试验方法过渡时间、稳定时间、工况设定合理，可以正常实现，可以完成对发动机可靠性的考核。

6、结论

发动机技术革新日新月异，沿用常规可靠性试验方法，可以完成对发动机一般可靠性的开发验证。针对新生技术，可以结合技术特点、使用特性针对性进行试验方法设计，有利于新技术由理念变为产品，有利于试验方法拓展创新。

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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

综 述

U467.2

A

1671-7988（2015）12-89-03

王兆远，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心。