“紅燈停,綠燈行”是車輛和行人遵守的交通規(guī)則,現(xiàn)在也被運用到發(fā)動機上,發(fā)動機啟停技術(shù)能讓發(fā)動機在一定條件下也能做到“紅燈停,綠燈行”,這一技術(shù)是當(dāng)下汽車節(jié)能減排的新途徑。
如今稍微好的車都配有發(fā)動機啟動技術(shù)。對于它,有些車主每天都在使用,認(rèn)為他它可以節(jié)能減排,能省下一大筆錢。而大多數(shù)的車都認(rèn)為這個功能太過雞肋,經(jīng)常啟停的體驗非常不好,對發(fā)動機也有傷害,以至于一上車就把它給關(guān)了。
實際上,發(fā)動機啟停技術(shù)目前已經(jīng)非常成熟,裝配此項功能的發(fā)動機的耐受度也足夠高,大家可以放心使用。
如果你想對它有更多的了解,下面就跟著我們一起,深入發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)。
簡單來說,發(fā)動機自動啟停技術(shù)是應(yīng)城市交通擁堵的路況而產(chǎn)生的。市區(qū)行車,難免走走停停,車輛怠速時發(fā)動機空轉(zhuǎn)運行不僅會耗費燃油,且產(chǎn)生的尾氣也不利于城市環(huán)境。通過發(fā)動機自動啟停技術(shù),駕駛員只要踩住制動踏板使車輛停住,自動啟停系統(tǒng)便會控制發(fā)動機自動熄火,在釋放制動踏板后,腳踩油門,發(fā)動機會自動啟動。
該功能的好處是,通過發(fā)動機自動啟停,可以在不改變駕駛員駕駛習(xí)慣的前提下,既節(jié)省油耗,又減少車輛的尾氣排放。
發(fā)動機啟停技術(shù)的原理
自動啟停系統(tǒng)是指車輛根據(jù)實際情況自動關(guān)閉和重新啟動發(fā)動機以減少發(fā)動機空轉(zhuǎn)時間,從而減少燃料消耗和排放的汽車節(jié)能系統(tǒng)。車輛臨時停車的時候,自動熄火,當(dāng)需要繼續(xù)前進(jìn)的時候,系統(tǒng)自動重啟發(fā)動機。這套系統(tǒng)特別適用于紅燈等候時間較長及擁堵嚴(yán)重等用車環(huán)境。
自動變速器的車輛,自動啟停系統(tǒng)的工作原理是,當(dāng)駕駛員踩下制動踏板,車輛停止行進(jìn)。這時候,Start/Stop系統(tǒng)自動檢測:發(fā)動機空轉(zhuǎn);防鎖定系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)速傳感器顯示為零;電子電池傳感器顯示有足夠的能量進(jìn)行下一次啟動。滿足這三個條件后,發(fā)動機自動熄火。當(dāng)車輛重新起步時,只要駕駛員一松開剎車,或者轉(zhuǎn)動方向盤,發(fā)動機又會馬上自動點火,進(jìn)入正常行駛狀態(tài)。
手動變速器的車輛,自動啟停系統(tǒng)的工作原理是:當(dāng)車輛停穩(wěn)后,掛空擋松離合器,車輛就會進(jìn)入熄火狀態(tài)。如果在這個過程中車輛發(fā)生移動,自動啟停系統(tǒng)將不會工作。當(dāng)駕駛員踩下離合器并選擇一個檔位之后,汽車將重新啟動。
發(fā)動機啟停技術(shù)的發(fā)展
1964年,豐田第一次在皇冠轎車上測試這類型設(shè)備,只要車輛停穩(wěn)后1.5秒,發(fā)動機就會自動斷油熄火,而這也成為日后自動啟停發(fā)展的理論及設(shè)計雛形。這臺皇冠在東京的城市交通中進(jìn)行了長時間的測試,證明這一技術(shù)能帶來10%左右的節(jié)油效果。
但豐田卻不是最早將這一技術(shù)量產(chǎn)的品牌。菲亞特Regata和大眾POLO在上世紀(jì)80年代的時候率先將這一技術(shù)量產(chǎn)。大眾集團在1994年和1999年又分別將這一技術(shù)運用到高爾夫和路波3L車以及奧迪A2上面。
盡管這項技術(shù)在早期被消費者認(rèn)為令人不安并且價格昂貴而未被廣泛采用,但當(dāng)年的路波3L車以及奧迪A2的確保持了多年的內(nèi)燃機節(jié)油世界紀(jì)錄。
目前市場上幾乎每一個主流品牌旗下都擁有配置自動啟停系統(tǒng)的車型。甚至許多自主品牌也已經(jīng)開始配備。這套系統(tǒng)不再像過去那樣令人高不可攀。盡管如此,每個廠家對于自動啟停系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)校有較大差別,這也導(dǎo)致不同品牌的自動啟停車型表現(xiàn)有很大不同。
發(fā)動機啟停技術(shù)的激活及操作方式
激活條件
車輛起步后,一旦車速大于3km/h(約2mph),并且時間持續(xù)約4秒鐘,發(fā)動機啟停功能就會自動激活。
操作方式
發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)既可以在手動擋車型應(yīng)用,也可以在自動擋車型上應(yīng)用,兩種車型的操作方式不同,具體如下:
手動擋車型發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)操作方式
發(fā)動機關(guān)閉過程
需要停車→掛至低速檔并踩住制動將車停住→掛入空擋讓發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)后松開離合器→自動啟停功能將發(fā)動機自動關(guān)閉,自動啟停提示符號燈亮起。
發(fā)動機重啟過程
需要啟動→踩下離合器踏板→啟停功能使發(fā)動機重啟,啟停提示符號燈熄滅,→掛檔后松開離合器即可加速前進(jìn)。
自動擋車型發(fā)動機自動啟停功能操作方式
發(fā)動機關(guān)閉過程
需要停車→持續(xù)踩住制動踏板→啟停功能將發(fā)動機自動關(guān)閉,啟停提示符號燈亮起。
發(fā)動機重啟過程
需要啟動→松開制動踏板→啟停功能使發(fā)動機重啟,啟停提示符號燈熄滅→踩油門即可加速前進(jìn)
如果你不想使用此項功能,可通過圖示按鈕將其關(guān)閉,組合儀表盤屏幕上的狀態(tài)提示符也隨之消失。
發(fā)動機啟停技術(shù)的種類
根據(jù)成本高低和功能的不同,發(fā)動機啟停技術(shù)可大致分為三類:輕度自動啟停、半自動啟停和全自動啟停。
輕度自動啟停
輕度自動啟停系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)最為簡單,成本最低。與一般的動力系統(tǒng)相比,帶輕度自動啟停系統(tǒng)的發(fā)動機,僅僅是起動機的壽命較高、所使用的蓄電池的輸出功率更大。當(dāng)然,為了讓發(fā)動機能夠在駕駛員松開剎車或離合器、踩下油門的瞬間就能夠立即啟動,ECU的控制程序也需要重新編寫,以確定新的點火時間、起動機和變速箱的工作方式。
大部分輕度自動啟停系統(tǒng)會設(shè)置一個手動開關(guān),讓駕駛員可以自主選擇是否開啟這項功能。為避免在發(fā)動機關(guān)閉或啟動時,出現(xiàn)車燈瞬間變暗或者空調(diào)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低的情況,有的輕度自動啟停系統(tǒng)也會增加一塊輔助蓄電池。
由于輕度自動啟停技術(shù)的功能過于簡單,起動機和蓄電池也無法給車輛提供助力或者動力,所以不會在混合動力車上使用。也由于系統(tǒng)的功能簡單,結(jié)構(gòu)也足夠簡單,所以成本也很低,價格大約在1800-2400元左右。當(dāng)然,起到的效果也比較低:燃油經(jīng)濟性的提升大概在3%-5%之間,如果車輛大部分時間都是在市內(nèi)行駛,且多為高峰期的話,這個數(shù)字會略有增加。
半自動啟停
如同輕度自動啟停系統(tǒng)一樣,半自動啟停系統(tǒng)也僅僅是使用了壽命更長的起動機和功率更強的蓄電池,不過會標(biāo)配一塊輔助電池。在大部分半自動啟停系統(tǒng)里,經(jīng)過加強的發(fā)電機能夠回收剎車時的再生能量并給輔助電池充電。
半自動啟停系統(tǒng)的價格大多在3000-4200元左右,節(jié)油效果能夠提升7%-12%。同樣的,在市內(nèi)高峰期行駛時,也會有額外的加成。
全自動啟停
全自動啟停系統(tǒng)有著最全的功能。在結(jié)構(gòu)上,是在半自動啟停系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,將發(fā)動機上的發(fā)電機用一個兼職的電動機來取代。這個兼職的電動機既能作為發(fā)電機使用,也可以作為起動機使用。當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,發(fā)動機帶動電動機轉(zhuǎn)動,電動機將機械能轉(zhuǎn)化為電能,給電池充電;當(dāng)需要啟動發(fā)動機時,電動機就成為起動機,將電能轉(zhuǎn)化成機械能,帶動發(fā)動機轉(zhuǎn)動。
在這個兼職的電動機安置方式上,目前不同的制造商們選擇的方式也不盡相同。大部分的汽車制造商們是將其作為附件,放到了附件皮帶驅(qū)動系統(tǒng)中,一般稱為BAS。對于這種方式來說,由于對傳統(tǒng)的發(fā)動機的結(jié)構(gòu)改動并沒有太大,只需要更換一個發(fā)電機即可,因此實現(xiàn)起來較為容易。
當(dāng)然,也有廠家獨辟蹊徑,不僅僅是加上了一個具備兩種功能的電機,還進(jìn)行了更多的設(shè)計,像IMA技術(shù)是混合動力技術(shù)的一種,1999年Insight車型上首度裝載。IMA上的兼職電動機采用的是三相超薄型DC無刷電機,安裝在發(fā)動機與變速箱之間。
全自動啟停系統(tǒng)中,電動機會比一般的起動機要大,才能在帶動發(fā)動機時提供足夠的扭矩,讓發(fā)動機能夠更快地啟動。
與輕度自動啟停和半自動啟停不同的是,全自動啟停系統(tǒng)并非僅在市區(qū)工況中提升燃油效率。在高速工況下,通過在巡航和減速時切斷燃油供給,也能夠提高燃油經(jīng)濟性。有些全自動啟停系統(tǒng)能夠在加速的時候提供電子輔助動力,但并不是在所有的狀態(tài)下都會提供,這種全自動啟停系統(tǒng),我們一般稱之為微混合動力。
對于自動擋汽車,全自動啟停系統(tǒng)還需要額外增加一個輔助電動泵。輔助電動泵的作用是在發(fā)動機停止時,繼續(xù)給自動變速器的液力變矩器中的機油提供動力,使其保持運轉(zhuǎn),這樣,在重啟發(fā)動機時,變速器也可以立即將發(fā)動機的動力傳遞到車輪上,讓車輛能夠馬上前進(jìn),而沒有延遲。
全自動啟停系統(tǒng)功能最為復(fù)雜,也增加了一些部分,相對的,價格也就要更貴,一般在6000-12000元。不過一分錢一分貨,全自動啟停系統(tǒng)對于燃油效率的提升也是最為顯著的,在15%-25%之間。
根據(jù)技術(shù)形式的不同,發(fā)動機啟停技術(shù)還可分為以下幾種:
分離式起動機/發(fā)電機啟停系統(tǒng)
采用分離式起動機和發(fā)電機的起停系統(tǒng)最常見。這種系統(tǒng)的起動機和發(fā)電機是獨立設(shè)計的,發(fā)動機啟動所需的功率是由起動機提供,而發(fā)電機則為起動機提供電能。
這套系統(tǒng)包括高增強型起動機、增強型電池(一般采用AGM電池)、可控發(fā)電機、集成起動/停止協(xié)調(diào)程序的發(fā)動機ECU,傳感器等。
這種啟停系統(tǒng)系統(tǒng)零件少,安裝方便,而且系統(tǒng)的部件與傳統(tǒng)部件尺寸保持一致,因此可直接配備至各種車輛上。
集成起動機/發(fā)電機啟停系統(tǒng)
集成起動機/發(fā)電機是一個通過永磁體內(nèi)轉(zhuǎn)子和單齒定子來激勵的同步電機,能將驅(qū)動單元集成到混合動力傳動系統(tǒng)中。
啟停系統(tǒng)的電控裝置集成在發(fā)電機內(nèi)部,在遇紅燈停車時發(fā)動機停轉(zhuǎn),只要一掛檔或松開制動踏板汽車會立即自動啟動發(fā)動機。
SISS智能啟停系統(tǒng)
SISS(現(xiàn)在稱為i-stop技術(shù))智能啟停系統(tǒng),主要是通過在氣缸內(nèi)進(jìn)行燃油直噴,燃油燃燒產(chǎn)生的膨脹力來重啟發(fā)動機的,發(fā)動機上的傳統(tǒng)啟動機在發(fā)動機啟動時起到輔助作用。
據(jù)官方數(shù)據(jù),使用SISS技術(shù),發(fā)動機在最短0.35s的時間內(nèi)就能啟動,比單純使用啟動機或電動機的系統(tǒng)要快一倍。且與前文介紹的兩種啟停系統(tǒng)是單純起動機來啟動發(fā)動機不同,SISS智能啟停系統(tǒng)控制智能、效率高,無需起動機就能實現(xiàn)start-stop的功能。
滑行啟停系統(tǒng)
目前現(xiàn)有的啟停系統(tǒng)只能在車輛完全停下來時才關(guān)閉發(fā)動機,而全新帶滑行功能的起動-停止系統(tǒng)在車輛滑行時即可關(guān)閉發(fā)動機(如高速下坡道)。同時,在自動擋車型中使用控制系統(tǒng)自動控制離合器,將發(fā)動機與傳動系統(tǒng)分離,以延長滑行距離。當(dāng)滑行中駕駛員操作油門或剎車踏板時,發(fā)動機會迅速啟動。
具備滑行功能的起動-停止系統(tǒng)最大的創(chuàng)新之處在于,僅通過軟件系統(tǒng)的提升和采用現(xiàn)有的傳感器數(shù)據(jù)實現(xiàn)滑行功能。與此同時,起動-停止起動機可承受更大的負(fù)荷并更快速地起動發(fā)動機。另一方面,這個系統(tǒng)幾乎不需額外零部件,就可安裝在絕大部分車型上。
使用發(fā)動機啟停系統(tǒng)必須注意的事項
坡道情況下避免使用啟停系統(tǒng)
在坡道上臨時停車,啟停系統(tǒng)還是盡量避免使用。啟停系統(tǒng)起動較慢,容易在松開剎車時,發(fā)生車輛滑動,發(fā)動機來不及著火制動力助力不足,導(dǎo)致危險發(fā)生。不過絕大多數(shù)車輛都會對坡道進(jìn)行偵測,下坡坡度超過10%,上坡坡度超過12%,啟停系統(tǒng)不會啟用。
無規(guī)律走走停停關(guān)閉啟停系統(tǒng)
本來堵車就是件鬧心的事情,再加上走走停停的頓挫更加鬧心。關(guān)閉啟動系統(tǒng)提升乘坐舒適性比降低那丁點油耗更為重要,同時停機再發(fā)動起步,顯然起步速度差別人一節(jié),然后....又被人插位了。
開空調(diào)時盡可能不啟用啟停系統(tǒng)
車輛上配備著空調(diào)增加乘坐舒適性,但大部分帶有啟停系統(tǒng)的車在發(fā)動機熄滅時,空調(diào)只會送風(fēng)并不會制冷(制暖采用車輛水箱溫度),大大影響乘坐舒適性。同時若檢測到車內(nèi)溫度與設(shè)定值相差太大,發(fā)動機便會自動啟動。頻繁的啟動震動讓人乘坐舒適性再大大打折扣。
低速泊車時停用啟停系統(tǒng)
大多數(shù)車輛變速箱在倒檔位置時并不會讓啟停系統(tǒng)工作,但沒人能保證每次泊車都能一次搞掂,挪一兩次就是正常,若是新手便可能要前后來回好幾次才能停正車輛。本來停車并不是件愉快的事情,若還在向前挪車時,踩深一點剎車就熄火,再啟動,必定讓心情更糟糕。同時不斷啟停讓發(fā)動機燃燒更加不充分,積碳更加容易集聚,同時尾氣污染物增加對身體更加不好。
啟停系統(tǒng)熄火時,不能添加燃油
很多車主在加油時并不會下車,直接打開油箱蓋讓工作人員加油。此時車輛僅為啟停短時間熄火,并隨時啟動,若此時添加燃油將非常危險。必須讓車輛完全熄火斷電后再進(jìn)行加油。
亮油燈時建議關(guān)閉啟停系統(tǒng)
無可否認(rèn)的是啟停系統(tǒng)的確可帶來優(yōu)秀的燃油經(jīng)濟性,但在亮油表報警燈時車輛不斷的啟停,只會讓你更加心慌。同時不斷啟停,燃油系統(tǒng)不斷重建供油壓力,增加燃油泵壓力,導(dǎo)致更快過熱燒毀。
涉水行駛時,必須關(guān)閉啟停系統(tǒng)!必須關(guān)閉!必須關(guān)閉!重說三!
通過積水路段時,切記必須要關(guān)閉啟停系統(tǒng),萬一需要在行駛中停下,發(fā)動機熄火,此時排氣壓力突然減少。水很容易從排氣管倒流進(jìn)入發(fā)動機內(nèi),導(dǎo)致發(fā)動機無法啟動。
責(zé)任編輯:xj
原文標(biāo)題:發(fā)動機界的紅綠燈——發(fā)動機自啟停技術(shù)
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