汽车发动机怠速预警熄火装置

汽车发动机怠速预警熄火装置 (吉林大学交通学院) 一、科技创意简析 摘要 汽车发动机怠速预警熄火装置是一种新型的节能环保安全装置。它是对发动机的怠速运转进行监控并在怠速达到一定时间后报警并停机，以达到减少环境污染，降低能源消耗，延长发动机寿命和保障车内人员的生命安全目的的研究装置。本文简单分析了该装置在汽车领域中的科技创新性及其在市场的商业策划性。其中具体包括创意描述、技术原理简析、市场定位等。 关键词:怠速预警结构 工作原理 节能 环保 (一)创意描述 1、引言 随着人们生活水平的不断提高，汽车已经能够进入越来越多的百姓家中。在最新的调查报告中显示，2010年中国的汽车销售量预计将达到1700万辆，在大中型城市，平均每10个家庭里有一辆车。汽车已经成为人们生活中不可或缺的一部分。然而随着汽车普及率的增高，关于汽车的节能减排就日益成为人们普遍关注的焦点问。其中，最常见的一点便是汽车发动机长时间怠速运转。 汽车发动机的怠速运转是指发动机在不输出动力的情况下空载转动。汽车发动机长时间怠速运转，不仅会浪费能源、污染环 境，还会使发动机机件的磨损加剧，影响发动机的可靠使用寿命;另外，如果稍有大意，还有可能会出现车内人员窒息甚至窒息身亡的事故。 驾驶者使汽车长时间怠速运转的行为主要有以下几种原因:1、汽车内多种附属装备的正常使用是以发动机的运转为基础的，例如车载空调，车载冰箱等。有时，驾驶者在等人时为了使用空调在冬天取暖或夏天制冷，在汽车不行驶的情况下使发动机长时间怠速运转。2、疲劳驾驶或醉驾的驾驶者，因疲倦或其他原因，将汽车停至一处，在不关闭汽车发动机的情况下，便在车内睡觉，这样也使得汽车在不行驶的情况下使发动机长时间怠速运转。 2、发动机怠速运转带来的危害 (1)加重环境污染 发动机怠速工作时转速较低，长时间低转速运转，会造成燃料燃烧不充分，有些部位会加速积碳，而有些部位会被黏乎乎的没有完全燃烧的油渍糊住，从而进一步造成燃烧的不充分。长期下来的恶性循环，内部机件的负荷和磨损自然增加，车辆抖动、变“肉”等非正常现象就会发生，甚至影响发动机寿命。同时，燃料的不充分燃烧会使尾气中一氧化碳、一氧化氮、二氧化硫等主要有害气体的的含量增多，一氧化氮、一氧化碳是造成光化学烟雾等一系列的化学污染现象的罪魁祸首，这样会使汽车尾气对环境所造成的污染加重。 (2)造成能源损耗 在城市道路上行驶时，其怠速时间累计很长约占总运行时间的1,3，其间的燃油消耗量约占总耗油量的30,。据日本环境保护厅统计，一辆轿车如果怠速停车1分钟，则消耗汽油14mL，小型货车为12mL，大型货车则达到30 mL，由14mL汽油燃烧后排出的CO:为O(0336kg，则1 kg汽油燃烧后排出的CO 为2(4k 。虽然这个小数字也许说明不了什么，但日本汽车评论家馆内瑞曾经作了一笔关于怠速停止系统的经济性计算，假如有一百辆车发动机在怠速运转下2分钟，一百辆车都怠速，此过程中将会释放的CO 6(72kg，消耗燃油2(8L。以此计算怠速时间过长会造成巨大的多余能源损耗。 (3)威胁人身安全 汽车若处于一个不利于尾气排放的空间(例如车库等狭小密闭的空间)怠速运转时，则发动机工作所产生的二氧化硫和一氧化碳等有害气体将无法排散掉;发动机持续长时间怠速运转，则会使密闭空间中的有害气体的浓度越来越大，氧气浓度越来越少，最终会致使车内人员在无意识的情况下窒息，甚至有可能因窒息而导致死亡。 综上所述，为减少环境污染，降低能源消耗，延长发动机寿命和保障车内人员的生命安全，对发动机的怠速运转进行监控并在怠速达到一定时间后报警并停机具有重要的研究价值和实用意义。 (二)技术原理简析 3、汽车发动机怠速预警装置的结构与工作原理 下图是发动机怠速预警装置的结构图，其主要包括车速传感器，单片机，计时器，报警器，发动机供油启停装置等。 发动机启动开关 A/D 转换报警器 车速传感器 单片机 器 发动机供油系统 停油 计时器 放大信号 发动机熄火 发动机怠速预警装置结构图 汽车发动机怠速预警装置的工作原理如下:打开汽车发动机启动开关，车速传感器、计时器、单片机、报警器处于待电状态。车速传感器时刻监控车轮转速，将采集分析得到的车轮转速V车传递给单片机。单片机接收车速传感器传递的V，并进行同步车 分析。当分析得出V=0时，单片机向计时器发出计时信号，计车 时器将开始单次计时;若在计时器计时过程中，单片机接收分析得到的数据V不再为0，则向计时器发出停止信号，计时器归车 零，等待单片机下次发送的计时信号。如果在某一次的单次计时过程中，计时器所统计的时间超过设定定数值T时，计时器将向1 单片机反馈T信号，且仍继续本次的单次计时，单片机在接收到1 反馈信号T时，将向报警器发送报警信号，报警器会进行报警以1 提醒车内人员发动机怠速运转过久;当计时器该次的单次计时超过设定的数值T时，计时器将向单片机反馈T信号，单片机在22 接收到反馈信号T时，将向发动机供油系统发送停油信号，发动2 机供油系统会停油，使发动机熄火。以上就是汽车发动机怠速预警装置原理。 4、基于上述的工作原理，我们预计的发动机怠速预警装置的工作流程图如下图 通过对主要交通路口信号灯时间间隔的调查以及利用汽车运用工程实验室，使用气体密度检测仪和发动机尾气排放检测仪器，对装置的报警时间及发动机停油熄火时间进行定量分析研究，确定出报警时间T和发动机停油熄火时间T。当单片机接受12 到计时器传来的信号时间T时，单片机会给报警器发出报警信1 号，报警器报警。当单片机接收到计时器传来的时间信号T时，2单片机控制发动机供油装置，使发动机断油停机。通过发动机怠速预警熄火装置对汽车的简单操控以达到缩短发动机怠速时长进而减少不必要的燃油消耗、环境负担和保障车内人员人身安全。 发动机启动 车速传感器工作 设车速为V 是 否 V=0 计时器工作 计时器不工作 设计时器积累时间为T，报 警限值T1，停油限值T2 否 是 T>T1 计时器继续计时 报警器报警，计时器继续计时 否 是 T>T2 计时器继续发动机断油 计时 停转 (三)与BOSCH其他技术的关联 众所周知，博世是世界领先的技术及服务供应商，业务涉及汽车技术、工业技术、消费品和建筑智能化技术三大领域。着眼于未来，在汽车技术领域内博世致力于不断地创造有益于环境保护和能源节约的、安全可靠的、高品质的汽车技术。 (1)与博世的车辆安全技术的关联:1978年博世就首次将防抱制动系统(ABS)成功推向市场并进行量产。在ABS的基础上，博世在1986年推出了牵引力控制系统(TCS)。1995年，博世推出了电子稳定程序(ESP )，ESP整合了ABS和TCS的功能，并且增加了防侧滑的功能。而汽车发动机怠速预警装置则是解决了汽车处于不利于尾气排放的空间(例如车库等狭小密闭的空间)时，由于发动机长时间怠速运转所造的密闭空间中的有害气体的浓度增多，氧气浓度越减少，导致的车内人员在无意识的情况下窒息，甚至有可能因窒息而导致死亡的安全事故。它是一项应用了停机装置以保证车内人员人身安全的设备，若将此技术与BOSCH所现有的上述所说的技术相结合应用安装到汽车上则会全方位地保障了车内人员的人身安全。 (2)与博世的节能环保技术的关联:汽车发动机怠速预警装置可以说是博世所研发的怠速停止和起动系统的一个子观点系统和补充系统。它与怠速停止和启动装置的节能环保功能有着一致性，但它又对车内人员的安全性进行了补充。两种装置的核心器材都是单片机，都对发动机怠速运转工况进行了监控，但又运用了不同的方法对怠速运转工况分别进行了不同的处理。由此可见，二者之间有着紧密的技术相关性。 (四)效果预估 众所周知，“科技成就生活之美”是博世公司自成立以来一直坚持的企业理念。博世公司一直致力于将“科技成就生活之美” 的理念完美融合到自己的技术创新过程中，通过推广融合这一理念的创新汽车技术，来达到有效提高汽车安全性能、保护环境和节约燃油资源的目的。 而我们所提出的发动机怠速预警熄火系统的课题，比较完美的吻合了博世公司的“科技成就生活之美”的企业理念。如果发动机怠速预警熄火装置能够成为汽车的配置，那么我们相信该配置不仅能够有效地减少汽车的燃油消耗和尾气排放，而且还能够延长发动机的寿命和保障人的生命安全，从而达到实现现在社会所普遍倡导的节能环保和保护人身安全的观念的预期目的。并且该装置的生产成本很低，不会消费者购买汽车产生什么阻碍，但却能够对提高消费者的节能环保意识起到潜移默化的影响，因此该装置的附加值很大。综上所述，我们认为发动机怠速预警熄火装置具有非常大的推广使用价值。 二、商业策划简析 摘要 汽车发动机怠速预警装置通过对怠速时长的实时监控与反馈，能够实现降低能源消耗，节约燃油资源，并可以延长发动机的使用寿命，进而达到节省车主开支的目的。与此同时，低能源消耗与燃料的充分燃烧减少了环境污染，对环境保护起到了积极作用。在此基础上，预警系统为提高汽车安全性能、保障车内人员的生命安全提供了另一层保护。另外，装置生产所需的成本较低，因此该装置的配置和使用对汽车的整体价格影响波动较小。鉴于它的普适性和高性价比，满足消费者对安全和节能的需求，故论断该装置能够顺利地推向市场，并最终实现配置普适化。 (一)创意价值分析 1、随着人们生活水平的不断提高，汽车进入越来越多的百姓家中，已经成为人们生活中不可或缺的一部分。然而，汽车数量的急剧增长也带来了一系列的问题。大量的能源消耗，尾气排放所造成的污染，以及各种交通事故所造成的人员伤亡。美国能源部部长XX曾经面对全世界的媒体说过:“如果所有的中国人都开上汽车，那将是地球的灾难。”面对亟待解决的能源和环境问题，目前探索的途径主要有开发新能源、优化燃烧系统充分利用燃料、发展公共交通减少私家车带来的能源消耗，以及对车辆自身系统进行优化减少能源浪费。 汽车发动机怠速预警装置即是以减少能源浪费的角度为切入点着手解决能源短缺问题，并通过一系列机构同时实现环保和安全这一系列问题。 2、 通过对出租车及私家车的走访调查以及网上论坛的信息整理，总结得出半数以上的司机在红绿灯路口等待期间、长时间驻车候人期间允许发动机处于怠速工况，约十分之一的司机曾在密闭空间允许发动机长时间怠速。而其使发动机较长时间怠速运转的动因是便于使用车内电气设备(如空调取暖)，或因麻烦而不愿反复启动车辆，还有很大一部分人是因对长时间怠速运转的敝处缺乏足够的认识而衍生的一种无意识行为。 3、发动机怠速工作时转速较低，长时间低转速运转，造成燃料燃烧不充分，有些部位会加速积碳，有些部位会被没有完全燃烧的油渍糊住，从而进一步造成燃烧的不充分。长期恶性循环，内部机件的负荷和磨损自然增加，车辆抖动、变“肉”等非正常现象就会发生，影响发动机寿命，从而会缩短汽车的使用时长。 另一方面，由于燃料的不充分燃烧，尾气中的HC、NO等有害气x体成分增多，对环境造成的污染程度加重。 除去有目的的利用怠速来使用电气设备的行为，有很大一部分司机允许发动机长时间怠速却对此没有足够的感知意识，这种行为会使相当一部分燃料因此浪费，给本已短缺的能源现状雪上加霜。 如果汽车处于不利于尾气排放的空间(例如车库等狭小密闭的空间)时，因在发动机长时间怠速运转时会使密闭空间中的有害气体的 浓度增多，氧气浓度越减少，导致车内人员在无意识的情况下窒息，甚至有可能因窒息而导致死亡。 4、 汽车发动机怠速预警装置正是从综合节约能源，减少环境污染，保障车乘人员安全，延长发动机使用寿命的角度来实现其创新价值的。 由于怠速预警装置可以有效的实现对发动机怠速时长的监控和反馈控制，从而降低燃料的消耗并提高燃料的燃烧充分性，进而能够节省能源，并控制发动机低速运转造成的损耗，提高汽车的使用性能，延长其寿命。这些都是从经济性能的角度来迎合消费者对高性价比，低燃油费的期望。 环保是博世公司顺应现今人类社会发展所着重倡导的一个方向。在当今社会，环保已不仅是一种责任和义务，愈演愈烈的绿色风潮已经把环保引领到时尚的前沿。在消费者心中，积极参与“节能环保、低碳生活”已然成为了一种趋势，客观上看这也是一种必然。人们乐意，也期待着为实现节能环保身体力行，因此，从理论上讲，配置了发动机怠速预警装置的车辆驾驶员对于该装置实现节能环保的反馈控制机理不会产生排斥心理。 在“以人为本”的今天，一切技术都是为了人的发展，正如博世公司自成立以来一直坚持的企业理念:“科技成就生活之美”。汽车发动机怠速预警装置这个可以提高驾驶员和乘客安全指数的特性与企业理念不谋而合。人身安全永远是第一位的，任何有关安全方面的研究都是有意义有价值的。消费者对车辆安全性能的关注也通常占据 了评价指标的主要地位，因此，该装置的这一性能很利于它在市场上的推广。 (二)市场定位 ?创新竞争优势，创新定位。通过在汽车科技网站和图书馆对相关资料的查找以及对专业课老师的咨询请教，总结得知现如今世界各国在对汽车预警装置有多方面的研究，但针对发动机因长时间怠速运转而进行预警的课题尚是空白，因此，对该装置的使用还具有开创性的意义。配置有发动机怠速预警装置的汽车综合节约能源，减少环境污染，保障车乘人员安全，延长发动机使用寿命等特征于一体，其高性价比和安全性能有利于吸引消费者对我们产品的选择。 ?价格竞争优势。汽车发动机怠速预警装置主要包括车速传感器，单片机，计时器，报警器，发动机供油启停装置等元器件，这些材 料很容易在市场上购置或开发，因而大大降低了汽车发动机怠速预警装置的成本，配置有怠速预警装置的汽车具有很大的价格竞争优势，符合顾客对高性价比的购车心理需求。当今社会，人们需要的产品是既能符合社会主题——环保，又能节省开支，不仅减少购买费用，还能节省使用过程中所产生费用的商品。因此，我们的装置如果推向市场，一定能吸引大批的消费者。 ?宣传促销，显示独特竞争优势。我们可以经过在汽车4S店、销售汽车的商场等汽车销售场所和汽车售后服务中心开展一系列的宣传促销活动，如制作彩绘宣传板、电子宣传屏、发放宣传等，将汽车怠速预警装置的优点准确的传播给我们潜在的顾客，在顾客心中留 下深刻的印象。为此，我们应该广泛宣传我们的优势，使我们的目标客户从了解、知道到熟悉、认同、喜欢和偏爱我们的具有发动机怠速预警装置的汽车。通过各种宣传和现场模拟、演示实验等努力强化消费人群对我们产品的了解。再通过定期的电话咨询并对购买者的使用情况进行定期的调查，及时纠正顾客对我们产品的误解、模糊混乱和误会，稳定已购买我们商品的客户的态度，加深已购买顾客对我们商品的感情，从而实现消费者之间的宣传并利用舆论的有利性有力的巩固我们的市场地位。 例如:我们产品的定位可以是“发动机怠速预警汽车，安全、环保、节能又省油”后营销展开: 产品:装有发动机怠速预警装置的汽车; 价格:上市的价格比普通汽车高，但是，与汽车总体价格相比，所占比率较小，支持博世集团“科技成就生活之美”的观点。 分销:由于汽车是人类生活的不安全因素之一，特别是在汽车尾气等方面，所以，我们加大力度推销安全环保节能高效的汽车，重点选在城市大型汽车销售中心等场所。 广告:“想省更多的钱,发动机怠速预警的汽车是你的选择。从此安心开车，放心环保，省心油耗。” 促销:向消费者发放发动机怠速预警装置的宣传手册和开车时的“安全宝典”;在炎炎夏日举行“炎夏消暑是空调，汽车还是博世好”的抽奖和奖品发放活动，从而将发动机怠速预警装置的优点向潜在消费者介绍。 (三)行业背景简析 2010年1,10月份，北京销售的新车32万辆，什么概念,平均一个月30台，说明了市场非常的火爆，也说明北京已经提前进入了汽车时代。每100户家庭，拥有30辆车，是现实的，为汽车文化的发展，起了很大推动的作用。由于购车观念在成熟，在大的城市，大家在看车买车的过程中的关心的是:一、既能保值，又有安全配置;二、舒适性开始考虑了;三、油耗。四、动力及操作;五、配件; 六、维修费;七、保险期;八、选择的品牌;在考虑的这些问题中，我们装有发动机怠速预警装置的汽车就占有了第一、二、三、四、六这些方面的优势，这说明我们新产品的促销一定能成功，尤其是在油价不断上涨的今天。 现今，汽车开发步入以环保为前提的时代 汽车中存在电能、热能的消耗和转换。为了充分利用这些能量，人们不仅在汽车个体上下工夫，更要考虑怎样借助基础设施，把有用的相关信息送入车内。也就是说要站在更高的角度来看待汽车。对于车载系统大规模化、汽车使用寿命延长的现状也必须加以考虑。 在社会上的节能环保观察中发现，除了发动机技术之外，改善变速箱技术以提高传动效率是一项重要的节流措施。另外，怠速停机技术和制动能量回收也是十分吸引人的解决，而车辆轻质化同样可以带来可观的效果。瞬时油耗仪或换档提醒装置、低滚阻轮胎、轻量化、高效汽车附件等通用节能技术的推广应用也是目前中国急需的技术。 在“十一五”863“节能与新能源汽车”重大项目下， 【国三考验下的商用车市场】 潍柴动力蓝擎国?发动机第20000台上市 同时潍柴动力召开国V发动机发布会。 国内首件自主研制生产的中速柴油机6PC2-6曲轴 最近在武汉重工铸锻有限责任公司研制成功，并装车发往陕西柴油机重工有限公司。跃进帅虎联手大柴 率先推出环保节油新品 【意大利市场数据】 意大利07年汽车零配件业销售收入超过400亿欧元。目前意大利汽车零配件业涉及企业超过2000家，就业人数约18万人，每年用于研发费用的投资占销售收入的3.2%，72%以上的企业面向国际市 场。 【汽车电子】 到2012年中国汽车电子市场规模将超过3200亿元。2007年，自动/手自一体变速箱在国产轿车、SUV、MPV等乘用车中的比重超过了50%，ABS在这几类汽车中的配备率超过了90%、安全气囊在这几类汽车中的配备率达到近90%。此外，在车身电子领域，大量电控化汽车电子产品的普及率也持续攀升;在车载电子领域，CD作为卡带式音响的替代者，其需求量持续攀升，而MP3功能在轿车中的普及率也超过了20%。 其中，梅赛德斯-奔驰技术集团在同济大学设立汽车电子基金教席。今后几年中，MBtech集团将通过这一基金教席资助同济大学汽 车电子领域的科研和教学工作，具体将在汽车电子测试、网络技术、新能源汽车电子技术等领域开展培训和科研，为国内汽车电子领域培养高学历人才，提供具体服务与解决方案。MBtech将同时赞助10套 用于汽车电子电气自动测试平台的软件，供基金教席开展相关教学示范应用。 NEC电子在长春设立分部 强化车载半导体业务。NEC电子全资子公司日电电子(中国)有限公司(以下简称“日电”)为扩大车载半导体销售业务，在长春新设了分部。这是继上海、深圳及成都之后日电开设的第四家分部。07年12月，日电和一汽集团公司的持股子公司启明信息技术股份有限公司联手，在启明信息设立了联合实验室， 提供车载电子设备的开发及设计支持。新分部也将向启明信息提供技术支持。 从以上汽车行业背景的数据中，我们就可以看出整个世界范围内都在以“节能减排”、“安全环保”为首要研究目标，但是在发动机怠速预警装置的研究和有效提高发动机寿命的研究上还是存在很大的空缺，所以我们的研究正是抓住了这个创新点，将技术推广并应用，那么我们在销售市场一定能取得一席之地。