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摘要：汽车起动系统的作用是供给发动机曲轴足够的起动转矩，使发动机曲轴达到必须的起动转速，使发动机进入自行运转的状态，当发动机进入自行运转状态后，起动机便结束任务停止工作。由此可见传统的起动系统并未对车辆或人员的安全提出要求，本文就从安全角度出发对汽车起动系统的控制过程进行优化，从而对车辆或驾驶员的安全起到一定帮助作用。
Abstract： The function of the automobile starting system is to supply enough starting torque to the crankshaft of the engine， so that the crankshaft of the engine reaches the necessary starting speed， and the engine enters the state of self-running. When the engine enters the state of self-running， the starter ends the task and stops working. It can be seen that the traditional starting system does not require the safety of the vehicle or the personnel. This article optimizes the control process of the starting system of the vehicle from a safety perspective， so as to help the safety of the vehicle or the driver.
关键词：起动系统;起动过程;优化;安全
Key words： starting system;starting process;optimization;safety
中图分类号：U472.43 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）18-0071-02
0 引言
手动挡汽车在起动过程中易发生“窜车”事故，会给车辆和驾驶人员造成一些不必要的损失;长时间停车后，驾驶员会习惯性的去“点火”，这时会造成起动机驱动齿轮、直流电机、单向离合器等部件的损坏。这些故障的造成基本上都是由人员操作失误造成。本文就对起动系统控制电路进行优化，以减少不必要的人或车的损失。这些不安全因素都是由起动系统的工作电路决定（如图1：A-蓄电;B-起动机）（大众宝来1.8L-92kW，发动机代码AGN。后文中所涉及的发动机型号等信息以该车型为主），该电路的人为控制部件仅有点火开关（D），即只要点火开关闭合，电流即经50b号端子进入直流电动机使其工作[1]。为保证安全可引入控制模块，以此来保证车辆和人员的安全。
1 预防“窜車”电路优化
“窜车”事故产生其根本原因是车辆起动时档位未处于空挡位置，或者驾驶员没有踩下离合器。因此可以设定一个开关量来控制起动机的起动，只有保证该开关在闭合时，直流电动机才能通电，而在开关断开时，即使点火开关处于ST位置，也要切断直流电动机的工作。这个控制功能的实现可以使用离合器开关来采集信号。
1.1 部分车型有离合器开关 离合器开关电路图（如图2）。F36为常闭型开关，电子控制单元（ECU）通过其接收12V电压信号，判断离合器踩下与否。当离合器踩下时，开关断开，ECU根据其信号对点火提前角和喷油量进行控制，减少换挡时的搓顿感，还可以对定速巡航系统进行控制。
将此开关信号同时传输给单片机，用来控制起动机的起动过程（如图3）。踩下离合器，起动系统正常起动;离合器未踩下，起动电路切断，起动系统不允许起动。将点火开关D/50b端子与起动机的50号端子之间的导线（2.5ro/sw）断开，在其上连接一常开型继电器，控制起动机吸拉线圈和保持线圈，进而控制起动机的工作与否。单片机接收来自离合器开关的信号，当离合器开关闭合时（即离合器未踩下），三极管导通，单片机I/O接口为低电平信号，单片机控制继电器触点断开，此时即使点火开关处于ST位置，起动机也不能正常起动;踩下离合器时，离合器开关断开，单片机I/O接口变为高电平信号，单片机控制继电器线圈通电，继电器触点闭合，当点火开关处于ST位置时，起动机才能正常起动。这就提醒驾驶人员在起动前必须踩下离合，断开动力传输，从而保证车辆不会发生“窜车”事故。
1.2 部分车型上没有离合器开关 对于没有离合器开关的车型，可以在原离合器上加装一个离合器开关，开关的一个接线柱接12V电源信号，另一端接单片机控制模块的信号输入端。其工作过程跟上面相类似。
2 动机正常工作时防止起动机的误启动
发动机在正常工作时，需要发动机上的各类传感器进行信号的传输，来保证和监控发动机的正常工作状态。在该发动机上利用到的主要传感器有冷却液温度传感器（G2）、霍尔传感器（G40）、爆震传感器（G61）、节气门驱动器角度传感器（G187）、发动机转速传感器（G28）等等。理论上来讲，只要这些传感器有信号传送给ECU，则可以判断该发动机在正常工作，此时应该断开起动系统的工作电路来预防起动机的误启动。发动机上采用的大部分传感器传递的都是模拟信号，该模拟信号进入ECU后，在ECU内部进行D/A转换，然后进行处理。但模拟信号易受噪声干扰，信号的损失率较高。在发动机复杂的工作环境下，如果进行线路改造可能对后期ECU处理信号产生影响，进而可能对车辆运行安全造成影响。数字信号的传输相对来说就比较稳定，但发动机上使用的数字类传感器比较少，霍尔传感器（G40）就是其一。
G40即凸轮轴位置传感器（如图4：1-霍尔传感器电源，2-霍尔传感器信号，3-霍尔传感器接地），是喷油控制、点火正时的主控信号之一[2]。因此选择凸轮轴位置传感器信号作为启动系统的控制信号，既可以准确判断发动机的工作状态，又可以确保在对线路改造过程中最大限度的保证信号的可靠性和稳定性。将G40的信号（G40/2）引入单片机的I/O口中，对继电器进行控制，即可控制起动机的工作（如图5）。发动机正常工作，G40/2有信号产生[3]，单片机控制继电器线圈断电，继电器触点断开，起动机无法正常工作;发动机不工作时，单片机检测G40/2端无信号输入，控制继电器触点闭合，此时点火开关处于ST位置时，起动机可以正常起动。
3 整体控制电路原理图及控制过程分析
起动系统控制优化电路原理图（如图6），将离合器开关信号和凸轮轴位置传感器信号同时传输给单片机的I/O口，单片机根据这两个信号来控制继电器触点的闭合与断开，进而控制起动机电路的导通与切断。离合器开关断开，同时G40/2无信号时，即发动机没有运转，单片机控制继电器线圈通电，触点闭合，此时点火开关ST，起动机正常运转，带动发动机工作;离合器开关闭合或者G40/2有信号，单片机控制继电器触点断开，起动机的电磁开关处于断路状态，起动机不工作（如图7）。
4 总结
本文对传统的汽车起动系统控制过程进行优化，在保证车辆正常运行的基础上对其进行安全改进，保证了车辆和驾驶人员的安全。
参考文献：
[1]杨少波，安妮.汽车电气设备构造与维修[M].成都：电子科技大学出版社，2019：68-79.
[2]孙杰，陈聪.汽油发动机电控电控系统检修[M].北京：教育科学出版社，2016：127-135.
[3]石友志.汽车起动机控制原理简化分析[J]. 内燃机与配件，2021，37（03）：43-44.
Abstract： The function of the automobile starting system is to supply enough starting torque to the crankshaft of the engine， so that the crankshaft of the engine reaches the necessary starting speed， and the engine enters the state of self-running. When the engine enters the state of self-running， the starter ends the task and stops working. It can be seen that the traditional starting system does not require the safety of the vehicle or the personnel. This article optimizes the control process of the starting system of the vehicle from a safety perspective， so as to help the safety of the vehicle or the driver.
关键词：起动系统;起动过程;优化;安全
Key words： starting system;starting process;optimization;safety
中图分类号：U472.43 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）18-0071-02
0 引言
手动挡汽车在起动过程中易发生“窜车”事故，会给车辆和驾驶人员造成一些不必要的损失;长时间停车后，驾驶员会习惯性的去“点火”，这时会造成起动机驱动齿轮、直流电机、单向离合器等部件的损坏。这些故障的造成基本上都是由人员操作失误造成。本文就对起动系统控制电路进行优化，以减少不必要的人或车的损失。这些不安全因素都是由起动系统的工作电路决定（如图1：A-蓄电;B-起动机）（大众宝来1.8L-92kW，发动机代码AGN。后文中所涉及的发动机型号等信息以该车型为主），该电路的人为控制部件仅有点火开关（D），即只要点火开关闭合，电流即经50b号端子进入直流电动机使其工作[1]。为保证安全可引入控制模块，以此来保证车辆和人员的安全。
1 预防“窜車”电路优化
“窜车”事故产生其根本原因是车辆起动时档位未处于空挡位置，或者驾驶员没有踩下离合器。因此可以设定一个开关量来控制起动机的起动，只有保证该开关在闭合时，直流电动机才能通电，而在开关断开时，即使点火开关处于ST位置，也要切断直流电动机的工作。这个控制功能的实现可以使用离合器开关来采集信号。
1.1 部分车型有离合器开关 离合器开关电路图（如图2）。F36为常闭型开关，电子控制单元（ECU）通过其接收12V电压信号，判断离合器踩下与否。当离合器踩下时，开关断开，ECU根据其信号对点火提前角和喷油量进行控制，减少换挡时的搓顿感，还可以对定速巡航系统进行控制。
将此开关信号同时传输给单片机，用来控制起动机的起动过程（如图3）。踩下离合器，起动系统正常起动;离合器未踩下，起动电路切断，起动系统不允许起动。将点火开关D/50b端子与起动机的50号端子之间的导线（2.5ro/sw）断开，在其上连接一常开型继电器，控制起动机吸拉线圈和保持线圈，进而控制起动机的工作与否。单片机接收来自离合器开关的信号，当离合器开关闭合时（即离合器未踩下），三极管导通，单片机I/O接口为低电平信号，单片机控制继电器触点断开，此时即使点火开关处于ST位置，起动机也不能正常起动;踩下离合器时，离合器开关断开，单片机I/O接口变为高电平信号，单片机控制继电器线圈通电，继电器触点闭合，当点火开关处于ST位置时，起动机才能正常起动。这就提醒驾驶人员在起动前必须踩下离合，断开动力传输，从而保证车辆不会发生“窜车”事故。
1.2 部分车型上没有离合器开关 对于没有离合器开关的车型，可以在原离合器上加装一个离合器开关，开关的一个接线柱接12V电源信号，另一端接单片机控制模块的信号输入端。其工作过程跟上面相类似。
2 动机正常工作时防止起动机的误启动
发动机在正常工作时，需要发动机上的各类传感器进行信号的传输，来保证和监控发动机的正常工作状态。在该发动机上利用到的主要传感器有冷却液温度传感器（G2）、霍尔传感器（G40）、爆震传感器（G61）、节气门驱动器角度传感器（G187）、发动机转速传感器（G28）等等。理论上来讲，只要这些传感器有信号传送给ECU，则可以判断该发动机在正常工作，此时应该断开起动系统的工作电路来预防起动机的误启动。发动机上采用的大部分传感器传递的都是模拟信号，该模拟信号进入ECU后，在ECU内部进行D/A转换，然后进行处理。但模拟信号易受噪声干扰，信号的损失率较高。在发动机复杂的工作环境下，如果进行线路改造可能对后期ECU处理信号产生影响，进而可能对车辆运行安全造成影响。数字信号的传输相对来说就比较稳定，但发动机上使用的数字类传感器比较少，霍尔传感器（G40）就是其一。
G40即凸轮轴位置传感器（如图4：1-霍尔传感器电源，2-霍尔传感器信号，3-霍尔传感器接地），是喷油控制、点火正时的主控信号之一[2]。因此选择凸轮轴位置传感器信号作为启动系统的控制信号，既可以准确判断发动机的工作状态，又可以确保在对线路改造过程中最大限度的保证信号的可靠性和稳定性。将G40的信号（G40/2）引入单片机的I/O口中，对继电器进行控制，即可控制起动机的工作（如图5）。发动机正常工作，G40/2有信号产生[3]，单片机控制继电器线圈断电，继电器触点断开，起动机无法正常工作;发动机不工作时，单片机检测G40/2端无信号输入，控制继电器触点闭合，此时点火开关处于ST位置时，起动机可以正常起动。
3 整体控制电路原理图及控制过程分析
起动系统控制优化电路原理图（如图6），将离合器开关信号和凸轮轴位置传感器信号同时传输给单片机的I/O口，单片机根据这两个信号来控制继电器触点的闭合与断开，进而控制起动机电路的导通与切断。离合器开关断开，同时G40/2无信号时，即发动机没有运转，单片机控制继电器线圈通电，触点闭合，此时点火开关ST，起动机正常运转，带动发动机工作;离合器开关闭合或者G40/2有信号，单片机控制继电器触点断开，起动机的电磁开关处于断路状态，起动机不工作（如图7）。
4 总结
本文对传统的汽车起动系统控制过程进行优化，在保证车辆正常运行的基础上对其进行安全改进，保证了车辆和驾驶人员的安全。
参考文献：
[1]杨少波，安妮.汽车电气设备构造与维修[M].成都：电子科技大学出版社，2019：68-79.
[2]孙杰，陈聪.汽油发动机电控电控系统检修[M].北京：教育科学出版社，2016：127-135.
[3]石友志.汽车起动机控制原理简化分析[J]. 内燃机与配件，2021，37（03）：43-44.