車輛自動啟停技術(shù)全解 可節(jié)油3%-10%
曾經(jīng)有這樣一個案例,一輛BMW X3車主給售后打電話,說車等紅燈時熄火了,出故障了,而距離他買車已經(jīng)過去半年多,要求索賠。而售后告訴他,您的車有自動啟停功能,可能是開啟了,不信抬起剎車看看……車主右腳下意識一松,車子瞬間啟動,車主問,我的車還有這功能吶?大家可能都聽過一鍵啟動、自動啟停神馬的功能,但有多少人真正用過并且矢志不渝地堅持在堵車時開啟這一功能?我想帝都和魔都的駕駛者肯定會菊花一緊。
帝都,某個擁堵的十字路口,直行的綠燈亮起,X先生不慌不忙,單手放在方向盤上,輕松起步。坐在副駕駛的Y小姐不??滟潱骸蹦氵M步挺快的么。綠燈起步完全應(yīng)付自如,別說,這姿勢,比以前帥多了?!盭先生面上謙虛了幾句,心里的高興勁就別提了,右手忍不住就給中央操縱臺的”START/STOP ENGINE”按鈕點了個贊,順便也給自己點了個贊,出門前管朋友借這輛車的決定實在是太明智了。
X先生是個剛從駕校出來沒多久的新手。盡管經(jīng)過了一段時間的實戰(zhàn)訓(xùn)練,但是每次開車上路依然緊張無比,尤其是在十字路口被紅燈擋下之后,綠燈再行的時候經(jīng)常是手忙腳亂,就是開著自動擋也要反應(yīng)會,讓Y小姐嘲笑了好長一段時間。聽朋友炫耀了幾次新買的車上有個功能多么多么牛掰,這次軟磨硬泡了好久借了出來,而它的表現(xiàn)也確實沒讓自己失望。
今兒的主角,就是這項讓X先生大漲面子的功能————自動啟停技術(shù)。
自動啟停的想法最早是在上世紀(jì)30年代出現(xiàn),而它的應(yīng)用則要追溯到上世紀(jì)80年代,大眾和菲亞特首先在旗下的車型上使用。而在大眾和菲亞特使用的十年前,豐田和本田的油電混合動力技術(shù)已經(jīng)讓美國人見識到了這項技術(shù)。
簡單來說,自動啟停系統(tǒng)的作用就是在停車時,自動關(guān)閉發(fā)動機;在車輛再度前進時,立即自動重新啟動發(fā)動機。
最早,自動啟停技術(shù)只在混合動力車上使用,而后才慢慢發(fā)展到了傳統(tǒng)內(nèi)燃機車輛上。在傳統(tǒng)內(nèi)燃機車輛上的自動啟停系統(tǒng),只保留了基本功能,技術(shù)含量不高,但是卻能適度提高燃油經(jīng)濟性和降低排放。
根據(jù)駕駛環(huán)境和系統(tǒng)的設(shè)計不同,僅靠自動啟停系統(tǒng)能讓車輛的油耗下降3%-10%左右。再加上其他一些同樣能夠提高燃油經(jīng)濟性的技術(shù),比如再生制動、燃油直噴技術(shù)、電子助力轉(zhuǎn)向技術(shù)等,如果與再生制動技術(shù)配合,燃油經(jīng)濟性會提升15-25%。
自動啟停都是些啥東西?
現(xiàn)在市場上使用的自動啟停技術(shù),根據(jù)成本高低和功能的不同,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(Belt Alternator Starter)或BSG(Belt Starter Generator,歐洲的叫法),如下圖所示。典型的例子有通用的eAssist系統(tǒng)、博世的STT系統(tǒng)等。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,還進行了更多的設(shè)計,像本田的IMA技術(shù)。本田的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。
與BAS或BSG相比,IMA最大的優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)簡單、布局緊湊,并且電機的質(zhì)量很輕;劣勢也很明顯,發(fā)動機的結(jié)構(gòu)改動較大,需要重新設(shè)計,并不是簡單更換一個部件,成本上遠遠超過了BSG。但必須提到的是,IMA并不是作為自動啟停技術(shù)存在的,它本身是為了實現(xiàn)混合動力而開發(fā)出的技術(shù),自動啟停僅僅是個附帶的功能,如下圖所示。
輔助電池同樣能夠使用剎車時回收的動能進行充電。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,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。
雙刃劍:又愛又恨
人們對于新興的技術(shù),大部分時間還是會保持一個質(zhì)疑的態(tài)度。對于自動啟停技術(shù),也是如此。
雖然自動啟停避免了發(fā)動機一直保持怠速,降低了這部分油耗,但是發(fā)動機啟動時的油耗數(shù)字本身也不低。而現(xiàn)在在市區(qū)內(nèi),走走停?;臼莻€普遍現(xiàn)象,所以頻繁地關(guān)閉-啟動發(fā)動機是否真的能夠省油還需要打個問號。
更重要的是,頻繁地啟停發(fā)動機對于起動機和發(fā)動機中的部件壽命肯定會造成影響。最簡單的,頻繁地啟停發(fā)動機至少增加了使用次數(shù),降低了使用壽命。而從整個生命周期看,也會增加發(fā)動機的磨損量。
在正常行駛狀態(tài)中,發(fā)動機的磨損是很小的,因為當(dāng)發(fā)動機進入工作狀態(tài)后,機油潤滑和零部件之間的配合都進入了最理想的狀態(tài)。而在啟動過程中,因為缺少機油的保護,零部件之間的配合間隙過大,發(fā)動機的磨損量反而更大。一般來說,發(fā)動機在啟動時的磨損量是整個生命周期磨損量的六成以上。
因此,反復(fù)地啟動發(fā)動機,必然會縮減發(fā)動機的壽命。當(dāng)然,由于在行駛過程中,且關(guān)閉與啟動之間的時間間隔都較短,發(fā)動機的溫度基本不會降低,而機油大多也還留在油道中,影響發(fā)動機磨損的主要因素就變成了機油的潤滑效果。所以配備了自動啟停技術(shù)的發(fā)動機,對機油的品質(zhì)要求也較高。因此,自動啟停系統(tǒng)本身的價格可能不算太高,但是增加的維護和保養(yǎng)成本不可小覷。
拋開這些不講,如本文開頭的X先生一樣的新手越來越多,對于這種降低開車難度的技術(shù)當(dāng)然是十分歡迎的。但是,習(xí)慣了自動啟停技術(shù)的新手們,在沒有自動啟停技術(shù)的幫助下,是不是就更加慌張了呢?