目前世界各國都在推動Idling Stop(怠速熄火)政策,是指在怠速停車時,如在等信號燈,或者在交通擁堵路段,雖然時間很短,但是暫時讓發(fā)動機熄火,便能帶來立竿見影的節(jié)能減排效果。日本實驗數(shù)據(jù)表明,長途駕駛實施怠速熄火燃料節(jié)省率為3.4%,在城市內(nèi)駕駛節(jié)省率則為13.4%。寶馬類似的實驗數(shù)據(jù)也表明,在7 km內(nèi),熄火再起動12次,每次熄火時間超過15 s,可以節(jié)省8%的燃料。汽油發(fā)動機起動時所耗的燃料相當(dāng)于發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)5 s所消耗的燃料量。也就是說,等待交通信號在5 s以上時,怠速熄火是有正面效果的;而柴油發(fā)動機則需約20 s以上。
目前,國外主流汽車廠商,都已開始進行怠速熄火技術(shù)的研究,并且已經(jīng)在量產(chǎn)車型上應(yīng)用這項技術(shù)。雪鐵龍最早將怠速熄火技術(shù)應(yīng)用在C3車型。雪鐵龍怠速熄火系統(tǒng)并非全時,它是靠布置在儀表板上ECO鍵來控制,當(dāng)按下該鍵,怠速熄火系統(tǒng)便開始工作。停車等待的時候,踩下制動踏板并持續(xù)超過3 s,發(fā)動機就會自動熄火;綠燈亮起或路況好轉(zhuǎn)時,只要抬起制動踏板,發(fā)動機便會迅速地自動起動。在整個過程中, 既不用碰換擋手柄, 也不用動點火開關(guān), 一切都是自動完成的。更難得的是,發(fā)動機的起動要比一般手動點火來得迅速而平順。
雪鐵龍怠速熄火系統(tǒng)的原理是取消了傳統(tǒng)的起動機,而將起動機與發(fā)電機的重任都落到了一臺機器上。這種起動-發(fā)電一體機的核心是一套2 kW逆變發(fā)電機。當(dāng)起動時,它靠傳動帶帶動發(fā)動機的曲軸, 當(dāng)發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)起來之后, 它又充當(dāng)發(fā)電機的角色。由于傳動帶傳動相對柔和,所以起動時噪音較小。另外,發(fā)電機和起動機的結(jié)合也使其反應(yīng)更加迅速和直接,正常情況下,只需0.4 s就能讓發(fā)動機進入工作狀態(tài),比傳統(tǒng)的電機起動少用了0.2 s。在去年的巴黎車展,雪鐵龍展示了第二代怠速熄火系統(tǒng)。除了對起動-發(fā)電一體機改進之外,還增加了利用減速及制動時的能量為電池充電的系統(tǒng)。第二代怠速熄火系統(tǒng)預(yù)計于2010年投放市場。
馬自達DISI 發(fā)動機技術(shù),雖然與雪鐵龍怠速停車系統(tǒng)的目的一樣,但是發(fā)動機熄火以及再起動的途徑和方法則完全不同。馬自達DISI發(fā)動機在怠速熄火之后,不像傳統(tǒng)發(fā)動機一樣借助起動機重新起動,而是將燃油直接噴射入發(fā)動機的氣缸中,經(jīng)由火花塞點火直接起動發(fā)動機,提升燃燒效率。
通常發(fā)動機熄火后,氣缸內(nèi)的氣體將恢復(fù)到正??諝獾膲毫?,因此需要些特殊設(shè)計與技術(shù),以達成重新點火的狀態(tài)。馬自達DISI發(fā)動機重新點火主要分三步完成:首先噴射系統(tǒng)注入氣缸內(nèi)較少量的燃油并引燃。由于熄火時活塞處于壓縮行程,并且是非高氣壓狀態(tài),因此火花塞點燃?xì)飧變?nèi)混合氣體產(chǎn)生小幅度的爆炸,僅會使發(fā)動機作小幅逆轉(zhuǎn)。發(fā)動機逆轉(zhuǎn)后會使氣缸處于逆轉(zhuǎn)壓縮,此時噴射系統(tǒng)再注入正常量的燃油,使得氣缸內(nèi)達到瞬間較高氣壓狀態(tài)。最后控制火花塞正常連續(xù)點火爆炸的時間點,使得發(fā)動機達到正常高效率的正常轉(zhuǎn)動,此時汽車可恢復(fù)動力前進。
保證發(fā)動機在熄火之后重新運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵,是發(fā)動機上次熄火時活塞的位置,這個位置能保證在上述再點火逆轉(zhuǎn)時,氣缸內(nèi)剛好達到油氣混合壓力。另外發(fā)動機采用缸內(nèi)直噴技術(shù),對于混合油氣所造就出的優(yōu)異霧化效果,也有助于提高火花塞的點火效率,而在混合油氣更容易點燃的情況下,點火時間便可更加延后,混合油氣的燃燒溫度也更易上升,因此在發(fā)動機剛起動時,尾氣凈化裝置中的觸媒即可開始作用,也更能夠符合全球日漸嚴(yán)苛的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。相比于傳統(tǒng)電子式起動模式,這種火花塞直接點燃的起動方式效率更高靜音效果更好。最新在歐洲上市的新馬自達3兩廂就裝載帶有怠速熄火功能的馬自達MZR 2.0 DISI發(fā)動機。
怠速熄火系統(tǒng)大規(guī)模裝載整車已是大勢所趨,已有不少新車型比如即將要在歐洲上市的新一代大眾POLO,就將裝載上怠速熄火系統(tǒng)。但是如果進行大規(guī)模的推廣,還需要考慮幾個方面:首先就是裝載這套系統(tǒng)所要花費的經(jīng)濟成本。同時,為求怠速熄火時舒適性,需要有更多高能量密度的電池,以提供市區(qū)中頻繁暫停熄火的多項電力用途所需。另外傳統(tǒng)汽車的電子起動器,約有數(shù)萬次的使用壽命,對待傳統(tǒng)駕駛的起動頻率是足夠的,但若采取怠速熄火系統(tǒng),則需20倍以上的使用壽命才能讓車主安心。