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拥堵早已成为大城市交通的顽疾,毫无顺畅感的行驶不但让驾驶者倍感吃力,发动机的空转更是凭空消耗掉了我们宝贵的燃料。想想看,每一分每一秒,全世界会有多少车辆正在面对红灯,想必这会是个惊人的数字,如果能将短暂停车时无谓消耗掉的燃油节省下来,积少成多,无疑是一种理想的节能妙招,而日渐成为趋势的start-stop技术就是一个解决办法,这项技术尤其适合那些拥堵不堪的大城市。
简单来说,start-stop系统可以在汽车遇到红灯或堵车时自动关闭发动机,而当驾驶员松开制动踏板或脚踩离合器时,发动机自行起动,从而有效减少汽车在频繁停车或是起动工况下的油耗。实验显示,火花塞点火发动机燃烧过程中,暖机起动消耗的燃料仅相当于发动机怠速运转0.7 s,因此理论上车辆停止时间只要大于1s,让发动机熄火就能达到降低排放、保护环境的效果。目前,start-stop系统共有三种技术方案,一是采用独立电机(起动机)和发电机(SMG:Separate Motor Generator)的技术方案,其主流供应商是博世。二是采用集成电机(起动机)/发电机(IMG:Integrated Motor Generator),主要供应商是法雷奥。三是马自达开发的智能怠速停止起动系统(SISS:Smart Idle Stop Start),这种系统是通过燃烧产生的能量来重新起动发动机。
采用独立的起动机和发电机的技术方案(SMG)应用最为普遍,博世作为主流的供应商代表,在市场份额方面也处于优势。当驾驶员踩下制动踏板,停车摘挡时,start-stop系统会自动检测:发动机空转且没有挂挡;车轮转速传感器显示为零;电池传感器显示有足够的能量进行下一次起动,当满足这三个条件后,发动机自动停止转动。而当信号灯变绿后,驾驶员踩下离合器,随即就可以启动“起动停止器”,并快速地起动发动机。这套“动作”看似复杂,但事实上过程短暂得令人几乎难以察觉,而正是在这一停一走中,star-stop系统即可降低车辆8%的油耗和CO2的排放。此外,为了保证舒适性和安全性,博世的start-stop系统还具有“智能化”的特点,发动机的自动熄火功能在某些情况下将不会发挥作用,比如蓄电池电量很低、车外温度过高或者过低时,发动机在短暂停车时仍会继续工作。
基于SMG方式的start-stop系统适用范围很广,不但适用于当前所有汽油发动机以及排量3.0 L以内的柴油发动机,在混合动力的车型上也可以安装。
IMG方式则是将一个兼做起动机和发电机的电动机集成到当前的动力传动系统中,这种方式具有大扭矩、耐久可靠、可在冷起动状态发动内燃机等特点,最为常规的应用是微混合动力和轻度混合动力系统。
主流方案存在的技术短板
尽管采用SMG和IMG技术的start-stop系统在节能减排方面具有显著功效,但目前还是存在着两个技术问题。首先,不能与自动变速器完美兼容。这主要是因为车辆起步时,自动变速器中换挡元件需要液压推动,而油压来自于发动机所带动的油泵,一旦发动机停止工作,油泵也无法运转。因此,装备start-stop系统的车辆,在发动机重新起动再带动油泵时会产生因为需要液压油而使自动变速器换挡反应迟滞0.8 s,延误车辆起动时间。其次,较难与大排量柴油发动机相匹配。这是由于大排量柴油发动机具有高压缩比特点,电机起动时需更多电能。
马自达的智能怠速停止系统(SISS)
作为整车生产厂商,马自达所推出的智能怠速停止系统(SISS:Smart Idling Stop System)也不失为一种巧妙的办法。这种怠速停止系统用来代替起动机,对处于停止工作状态的发动机气缸进行喷油。使其燃烧,从而重新起动发动机。也可以称为像直喷式发动机那样的再起动装置。智能怠速停止系统(SISS)的优点是,不仅显著降低了发动机与蓄电池的质量负担,而且发动机的重新起动时间只有0.3 s的极短时间。这套世界首创的系统可在发动机停止运转时向汽缸内进行燃料直喷并点火,利用其产生的能量推动活塞向下,从而实现发动机安静而迅捷地再次起动,这一系统有望将油耗降低7%~8%,到2015年之前,马自达将全面采取(SISS)技术升级动力系统。
start-stop技术的未来
start-stop系统的应用正处于方兴未艾的上升之势,尤其是欧洲市场。2007年,全球只有大约5.4万辆车装备了start-stop系统,其中欧洲就占了5.335万辆。2008年,约有73.6万辆欧洲新车装备了start-stop系统。据预测,2010年全球约有280万辆新车将装备start-stop系统,其中250万辆来自欧洲,余下30万辆属亚洲。到2012年,预计50%的欧洲新车将装备start-stop系统,2015年这个比例将达到90%。start-stop系统在欧洲的巨大需求主要得益于欧盟相关CO2排放的法规,目前欧盟规定车辆CO2排放量必须在160 g/km以下,但到了2012年时,排放标准更降低至130 g/km的水平。不过start-stop系统在中国的前景同样也被看好,据保守估计,到2015年,中国也将有超过100万辆的新车装备start-stop系统。
由于大排量柴油发动机具有高压缩比的特点,起动时需要更多电能,因此目前的start-stop技术还较难与其相匹配
在马自达宣布的节能计划中,广泛应用具有智能怠速停止系统的发动机是第一步
start-stop技术的积极响应者们
大众
“蓝驱技术系列”是大众汽车一系列节能、环保、面向未来的技术集合,它以广泛应用的动力总成技术为基础(包括TSI、TDI和DSG),进一步结合了更多先进的降低油耗和排放的技术,包括:start-stop技术、制动能量回收等可进一步降低能耗的技术,电力驱动、混合动力等新型驱动技术,SCR等可实现清洁排放的废气净化后处理技术,以及EcoFuel、BiFuel和MultiFuel等替代燃料技术……这些领先技术有些已经相当成熟,并已装备于量产车型;有些很快也将能够实现量产。其中,start-stop技术已应用于大众汽车多款BlueMotion车型,如第二代PassatBlueMotion、GolfBlueMotion、PoloBlueMotion等。
宝马
2007年宝马就已经在欧洲的在售车型上推出了“start-stop”的类似技术,目前更是广泛应用于宝马1系、3系和5系的4缸和6缸轿车上。在欧洲这一系统是作为消费者选购车辆时“菜单”选择中的一项,用户可以根据自己的需求进行选装,但是在中国目前投产的车型上还没有引入这一系统。随着各种法规的日渐严格,未来start-stop系统可能成为车辆的标配。现在,这一系统已经成为了宝马“高效动力”(Efficient Dynamics)技术中的组成部分。此外,为了达到节能环保的目的,宝马新近推出的2011款M3车型全系都搭载start-stop系统,这也是宝马首次在M车型上运用这项技术。
标致雪铁龙
标致雪铁龙是start-stop技术最积极的响应者,早在2004年,雪铁龙C3就配备了这项技术,此后C2也装备了start-stop技术。目前,第二代start-stop系统已经大规模应用在标致和雪铁龙汽车上,预计到2013年,将有超过100万辆的标致和雪铁龙汽车配备start-stop系统。在2010北京车展上,装备start-stop系统的STT版世嘉的亮相也预示着这一环保技术不久将引进中国。
简单来说,start-stop系统可以在汽车遇到红灯或堵车时自动关闭发动机,而当驾驶员松开制动踏板或脚踩离合器时,发动机自行起动,从而有效减少汽车在频繁停车或是起动工况下的油耗。实验显示,火花塞点火发动机燃烧过程中,暖机起动消耗的燃料仅相当于发动机怠速运转0.7 s,因此理论上车辆停止时间只要大于1s,让发动机熄火就能达到降低排放、保护环境的效果。目前,start-stop系统共有三种技术方案,一是采用独立电机(起动机)和发电机(SMG:Separate Motor Generator)的技术方案,其主流供应商是博世。二是采用集成电机(起动机)/发电机(IMG:Integrated Motor Generator),主要供应商是法雷奥。三是马自达开发的智能怠速停止起动系统(SISS:Smart Idle Stop Start),这种系统是通过燃烧产生的能量来重新起动发动机。
采用独立的起动机和发电机的技术方案(SMG)应用最为普遍,博世作为主流的供应商代表,在市场份额方面也处于优势。当驾驶员踩下制动踏板,停车摘挡时,start-stop系统会自动检测:发动机空转且没有挂挡;车轮转速传感器显示为零;电池传感器显示有足够的能量进行下一次起动,当满足这三个条件后,发动机自动停止转动。而当信号灯变绿后,驾驶员踩下离合器,随即就可以启动“起动停止器”,并快速地起动发动机。这套“动作”看似复杂,但事实上过程短暂得令人几乎难以察觉,而正是在这一停一走中,star-stop系统即可降低车辆8%的油耗和CO2的排放。此外,为了保证舒适性和安全性,博世的start-stop系统还具有“智能化”的特点,发动机的自动熄火功能在某些情况下将不会发挥作用,比如蓄电池电量很低、车外温度过高或者过低时,发动机在短暂停车时仍会继续工作。
基于SMG方式的start-stop系统适用范围很广,不但适用于当前所有汽油发动机以及排量3.0 L以内的柴油发动机,在混合动力的车型上也可以安装。
IMG方式则是将一个兼做起动机和发电机的电动机集成到当前的动力传动系统中,这种方式具有大扭矩、耐久可靠、可在冷起动状态发动内燃机等特点,最为常规的应用是微混合动力和轻度混合动力系统。
主流方案存在的技术短板
尽管采用SMG和IMG技术的start-stop系统在节能减排方面具有显著功效,但目前还是存在着两个技术问题。首先,不能与自动变速器完美兼容。这主要是因为车辆起步时,自动变速器中换挡元件需要液压推动,而油压来自于发动机所带动的油泵,一旦发动机停止工作,油泵也无法运转。因此,装备start-stop系统的车辆,在发动机重新起动再带动油泵时会产生因为需要液压油而使自动变速器换挡反应迟滞0.8 s,延误车辆起动时间。其次,较难与大排量柴油发动机相匹配。这是由于大排量柴油发动机具有高压缩比特点,电机起动时需更多电能。
马自达的智能怠速停止系统(SISS)
作为整车生产厂商,马自达所推出的智能怠速停止系统(SISS:Smart Idling Stop System)也不失为一种巧妙的办法。这种怠速停止系统用来代替起动机,对处于停止工作状态的发动机气缸进行喷油。使其燃烧,从而重新起动发动机。也可以称为像直喷式发动机那样的再起动装置。智能怠速停止系统(SISS)的优点是,不仅显著降低了发动机与蓄电池的质量负担,而且发动机的重新起动时间只有0.3 s的极短时间。这套世界首创的系统可在发动机停止运转时向汽缸内进行燃料直喷并点火,利用其产生的能量推动活塞向下,从而实现发动机安静而迅捷地再次起动,这一系统有望将油耗降低7%~8%,到2015年之前,马自达将全面采取(SISS)技术升级动力系统。
start-stop技术的未来
start-stop系统的应用正处于方兴未艾的上升之势,尤其是欧洲市场。2007年,全球只有大约5.4万辆车装备了start-stop系统,其中欧洲就占了5.335万辆。2008年,约有73.6万辆欧洲新车装备了start-stop系统。据预测,2010年全球约有280万辆新车将装备start-stop系统,其中250万辆来自欧洲,余下30万辆属亚洲。到2012年,预计50%的欧洲新车将装备start-stop系统,2015年这个比例将达到90%。start-stop系统在欧洲的巨大需求主要得益于欧盟相关CO2排放的法规,目前欧盟规定车辆CO2排放量必须在160 g/km以下,但到了2012年时,排放标准更降低至130 g/km的水平。不过start-stop系统在中国的前景同样也被看好,据保守估计,到2015年,中国也将有超过100万辆的新车装备start-stop系统。
由于大排量柴油发动机具有高压缩比的特点,起动时需要更多电能,因此目前的start-stop技术还较难与其相匹配
在马自达宣布的节能计划中,广泛应用具有智能怠速停止系统的发动机是第一步
start-stop技术的积极响应者们
大众
“蓝驱技术系列”是大众汽车一系列节能、环保、面向未来的技术集合,它以广泛应用的动力总成技术为基础(包括TSI、TDI和DSG),进一步结合了更多先进的降低油耗和排放的技术,包括:start-stop技术、制动能量回收等可进一步降低能耗的技术,电力驱动、混合动力等新型驱动技术,SCR等可实现清洁排放的废气净化后处理技术,以及EcoFuel、BiFuel和MultiFuel等替代燃料技术……这些领先技术有些已经相当成熟,并已装备于量产车型;有些很快也将能够实现量产。其中,start-stop技术已应用于大众汽车多款BlueMotion车型,如第二代PassatBlueMotion、GolfBlueMotion、PoloBlueMotion等。
宝马
2007年宝马就已经在欧洲的在售车型上推出了“start-stop”的类似技术,目前更是广泛应用于宝马1系、3系和5系的4缸和6缸轿车上。在欧洲这一系统是作为消费者选购车辆时“菜单”选择中的一项,用户可以根据自己的需求进行选装,但是在中国目前投产的车型上还没有引入这一系统。随着各种法规的日渐严格,未来start-stop系统可能成为车辆的标配。现在,这一系统已经成为了宝马“高效动力”(Efficient Dynamics)技术中的组成部分。此外,为了达到节能环保的目的,宝马新近推出的2011款M3车型全系都搭载start-stop系统,这也是宝马首次在M车型上运用这项技术。
标致雪铁龙
标致雪铁龙是start-stop技术最积极的响应者,早在2004年,雪铁龙C3就配备了这项技术,此后C2也装备了start-stop技术。目前,第二代start-stop系统已经大规模应用在标致和雪铁龙汽车上,预计到2013年,将有超过100万辆的标致和雪铁龙汽车配备start-stop系统。在2010北京车展上,装备start-stop系统的STT版世嘉的亮相也预示着这一环保技术不久将引进中国。