衛(wèi)東

中國政府提出了到2020年，中國乘用車平均燃油消耗量將降至5L/100km的目標(biāo)。2013年中國國產(chǎn)汽車企業(yè)平均燃油消耗量為7.33L/100km，為達(dá)到2020年的目標(biāo)還需要降低約32%的油耗，任務(wù)還是非常艱巨的，而進(jìn)一步開發(fā)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)所帶來的節(jié)油潛力也是最實(shí)際可行的方法。

眾所周知，發(fā)電機(jī)在停機(jī)時(shí)功率消耗最低。有專家認(rèn)為，發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)是汽車動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)入電氣化的標(biāo)志，從成本-效益的角度考慮，起/停系統(tǒng)是減少油耗和CO2排放最好的方法之一。根據(jù)NEDC測試循環(huán)測算，它的節(jié)油效率約為4%～5%，如在嚴(yán)重?fù)矶碌某鞘薪煌ōh(huán)境下，它能夠減少更多的燃料消耗。當(dāng)我們在考慮如何減少真實(shí)駕駛情況下的燃油消耗時(shí)，一個(gè)基本的發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)仍然是一個(gè)高性價(jià)比的選擇。

人們?yōu)榱藴p少汽車對(duì)環(huán)境的污染在考慮各種方法，十年前，人們意識(shí)到了發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)。如果車輛在等待紅燈時(shí)自動(dòng)熄滅，綠燈時(shí)又自動(dòng)著車，那一定會(huì)節(jié)省不少的燃油和減少許多不必要的排放。在2004年，雪鐵龍成為了首家批量生產(chǎn)應(yīng)用皮帶式啟動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的整車廠。

在2004年上市的雪鐵龍C3上安裝了一套與眾不同的系統(tǒng)——發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)（Stop& Start）。按下ECO按鈕，隨著儀表板上ECO燈亮起，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)自動(dòng)適應(yīng)城市里走走停停的路況。停車后，如果踩住剎車踏板超過3s，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)自動(dòng)熄火，當(dāng)腳從剎車踏板上移開，機(jī)器又會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。在整個(gè)過程中，既不用碰換擋手柄，也不用動(dòng)點(diǎn)火開關(guān)，一切都是自動(dòng)完成的。雪鐵龍C3 發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)使它成為一部更適合在城市行駛的時(shí)尚小車。

當(dāng)在下班高峰期你堵在回家的路上長時(shí)間停止不前時(shí)，你可能會(huì)猶豫到底是熄火等待還是讓發(fā)動(dòng)機(jī)一直運(yùn)轉(zhuǎn)。家庭轎車的排量雖不大，但在城中的堵車卻白白地消耗了不少的燃油，對(duì)環(huán)境造成的污染也不小。有解決的辦法嗎？那就是讓我們的車輛也安裝上像雪鐵龍C3一樣的發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)。

這種啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)其實(shí)原理挺簡單，啟動(dòng)時(shí)，它靠皮帶帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)起來之后，它又充當(dāng)發(fā)電機(jī)的角色，起動(dòng)機(jī)與發(fā)電的重任都落到了一臺(tái)機(jī)器上。這其中的核心是一套逆變裝置——2kW逆變發(fā)電機(jī)。由于皮帶屬于一種相對(duì)柔和的傳動(dòng)方式，啟動(dòng)時(shí)自然就沒有傳統(tǒng)的齒輪硬碰硬的噪音。從表面上看，它的形狀與安裝位置都與傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)很相象，只是個(gè)頭略大一點(diǎn)，后面的線頭更多、更粗，并且傳動(dòng)皮帶也比普通車上的更寬一些。

如果車子一直走著，不管是快還是慢，這套系統(tǒng)根本不會(huì)起作用，而在堵車時(shí)，它省油的優(yōu)勢才能體現(xiàn)出來，而且是越堵越省油，據(jù)資料顯示最高能達(dá)到15%！除了省油外，更多的是為了減少排放。它最大的作用是減少溫室氣體——CO2的排放量，以減小溫室效應(yīng)。對(duì)于1.4L 16V發(fā)動(dòng)機(jī)在城市功況時(shí)，燃油消耗和 CO2排放可減少10%，同時(shí)停車時(shí)也就沒有了噪聲污染，在交通高峰期節(jié)油可達(dá)到17%。

雪鐵龍的這一系統(tǒng)是法雷奧公司開發(fā)的，在此同時(shí)另一家零部件公司也在大力開發(fā)起步停車系統(tǒng)，那就是博世，并在2008年北京車展上，將這一系統(tǒng)展現(xiàn)在中國消費(fèi)者面前，這也是中國消費(fèi)者首次深度了解能有效節(jié)省燃油和降低有害物質(zhì)排放的發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)。法雷奧與博世的發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)最大的區(qū)別是法雷奧的發(fā)電機(jī)/馬達(dá)是一體的，而博世是分開的。

即便駕駛員認(rèn)識(shí)到了發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)在燃油經(jīng)濟(jì)性上的優(yōu)勢，許多駕駛員仍然會(huì)選擇永久性地關(guān)閉此功能，一部分原因是由于發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)時(shí)的不舒適性，還有一部分原因是操作上不夠便捷。但基本的發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)仍然是高性價(jià)比的選擇，這也是它正在得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。

目前發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)在歐洲廠商的帶領(lǐng)下正在快速發(fā)展。優(yōu)秀的性價(jià)比是起/停系統(tǒng)能夠在將來得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。起/停系統(tǒng)包括加強(qiáng)型啟動(dòng)電機(jī)和可在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中執(zhí)行起停的插件，還需要對(duì)蓄電池的容量進(jìn)行調(diào)整。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，新一代發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)已經(jīng)變得更加人性化，讓駕駛員操作起來更加舒適、便捷。

在馬自達(dá)“創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)”技術(shù)中，其發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)“i-stop”并不是依靠馬達(dá)來重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，而是采用預(yù)先控制活塞停止位置的電控技術(shù)，在發(fā)動(dòng)機(jī)重新點(diǎn)火的初始階段即通過燃料噴射進(jìn)行燃燒來重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

當(dāng)變速器擋位在D擋，駕車者踩下制動(dòng)踏板，且CX-5完全停止的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的供油，使得發(fā)動(dòng)機(jī)完全停止。這個(gè)時(shí)候“i-stop”系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)4組活塞靜止時(shí)的狀態(tài)，選定其中一個(gè)活塞相位角最理想的氣缸備用。由于活塞最理想的相位角是90°，因此該氣缸內(nèi)活塞的相位角必須介于40°至100°之間。系統(tǒng)會(huì)打開這個(gè)氣缸的節(jié)氣門，讓新鮮空氣進(jìn)入氣缸內(nèi)。一旦駕車者松開剎車，“i-stop”系統(tǒng)就會(huì)立即通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出指令，對(duì)剛才選定的氣缸噴油并點(diǎn)火，從而在起步瞬間榨取最大扭矩。由于在此過程中，蓄電池的功能僅僅是點(diǎn)火，因此，“i-stop”系統(tǒng)不會(huì)對(duì)蓄電池有更高的要求。

最近試駕的車輛，除了入門級(jí)家轎外幾乎都配備了發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)，如最近試駕的東風(fēng)本田思鉑睿、東風(fēng)英菲尼迪Q50L、一汽大眾奧迪Q5、進(jìn)口奧迪S3等車型都配備了發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)，不過給我印象深刻的還是S3的啟停系統(tǒng)，因?yàn)樵诒３职l(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)不用再踩住剎車踏板了。只要踩油門便可重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，只是動(dòng)靜有點(diǎn)大，不過新起/停系統(tǒng)的便利性還是很出色的。

說道起/停系統(tǒng)，已經(jīng)在歐洲流行了好幾年，在進(jìn)口到國內(nèi)的歐洲產(chǎn)車輛上和國產(chǎn)奧迪上也見到了這一配置，但對(duì)于消費(fèi)者來說并不是很常用，因?yàn)椴僮魃喜粔虮憬荨Ｉ岣ダ臻_發(fā)的新一代起/停系統(tǒng)會(huì)怎樣呢？在這輛演示車雨燕上，當(dāng)停車后發(fā)動(dòng)機(jī)便停止了運(yùn)轉(zhuǎn)，腳從制動(dòng)踏板上挪開，發(fā)動(dòng)機(jī)依然靜止。當(dāng)操作擋把，或踩下加速踏板時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)立即啟動(dòng)了，根本沒有延誤起步的步伐。最大的好處是再也不用狠踩制動(dòng)踏板來滿足發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的必要條件，這也是我不喜歡傳統(tǒng)自動(dòng)起/停系統(tǒng)的一大原因，現(xiàn)在好了，右腳也解放了，燃油還節(jié)省了，我相信廣大車主會(huì)喜歡這套新一代起/停系統(tǒng)的。舍弗勒的這套系統(tǒng)采用了帶解耦式張緊器的12V皮帶式起動(dòng)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)（BAS）輕松實(shí)現(xiàn)了皮帶的正、反轉(zhuǎn)。

消費(fèi)者對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)的抱怨主要集中在舒適性方面，而對(duì)于諸如增加了系統(tǒng)的磨損和降低油耗等方面的相對(duì)較少。在發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)里還有一個(gè)概念，就是“駕駛者意愿優(yōu)先”，是指起/停系統(tǒng)發(fā)出指令讓發(fā)動(dòng)機(jī)開始停機(jī)這個(gè)過程期間，駕駛員突然改變意愿，希望駕駛車輛繼續(xù)行駛，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)仍然在慣性作用下旋轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的啟動(dòng)電機(jī)齒輪需要等待發(fā)動(dòng)機(jī)完全停止后才能再次重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，由此帶來的時(shí)間延遲將非常明顯。

延遲的多少在很大程度上取決于所采用的技術(shù)。如采用傳統(tǒng)的加強(qiáng)型起動(dòng)機(jī)方案，所需時(shí)間將達(dá)到1200ms，如果采用常嚙合類型的起動(dòng)電機(jī)方案，這個(gè)時(shí)間還能減少一半，達(dá)到600ms。采用皮帶式起動(dòng)發(fā)電機(jī)方案，這個(gè)時(shí)間還能再減少1/3，達(dá)到400ms。這說明采用皮帶式發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)可以有效地促進(jìn)這一系統(tǒng)在市場上的推廣，尤其是對(duì)消費(fèi)者同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)的另一種抱怨——過大的噪聲和振動(dòng)（NVH）也有很大的改善作用。

對(duì)于12V加強(qiáng)型起動(dòng)電機(jī)方案的進(jìn)一步優(yōu)化將著重于增加起動(dòng)的舒適性和提高起動(dòng)速度。經(jīng)過改良的加強(qiáng)型起動(dòng)電機(jī)和采用可變起動(dòng)速度等技術(shù)方案可明顯改善起動(dòng)齒輪的嚙合表現(xiàn)。皮帶式起動(dòng)發(fā)電機(jī)（BSG）已經(jīng)在12V車載電器系統(tǒng)的車輛上得到了廣泛應(yīng)用，它具有比加強(qiáng)型起動(dòng)電機(jī)方案更好的控制噪聲和振動(dòng)表現(xiàn)，不過，必須采用可以雙向受力的皮帶系統(tǒng)以能夠承受反向載荷。安裝在曲軸皮帶輪上的解耦器會(huì)自動(dòng)降低皮帶傳動(dòng)的振動(dòng)，它可以通過專門設(shè)計(jì)的弧形彈簧對(duì)皮帶輪起到隔振效果，從而降低由于曲軸不規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速波動(dòng)。目前還很難評(píng)估在起動(dòng)電機(jī)中引入兩個(gè)傳動(dòng)比，來分別執(zhí)行冷起動(dòng)和快速、舒適的熱起動(dòng)，不過這是將來的發(fā)展趨勢。將來的車輛48V電力系統(tǒng)將大大提高起停系統(tǒng)的舒適性，起動(dòng)速度也將被進(jìn)一步提高。

當(dāng)在等待紅燈發(fā)電動(dòng)機(jī)熄火時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶上的曲軸皮帶輪和其他一些附件可以被解耦，起動(dòng)/發(fā)電一體機(jī)可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)繼續(xù)工作。舍弗勒還想出了另外一種解決方案，在現(xiàn)有的機(jī)械空調(diào)中集成了一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的電動(dòng)馬達(dá)。壓縮機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間保持正常運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際功率的需求，它還可以將多余的驅(qū)動(dòng)功率通過空調(diào)壓縮機(jī)上的電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)換為電能，并進(jìn)行存儲(chǔ)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)可以獨(dú)立驅(qū)動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)工作。

今天發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)已經(jīng)得到了許多廠家的認(rèn)可，PSA、大眾、奔馳、寶馬、奧迪路虎、鈴木等等公司都把這一系統(tǒng)當(dāng)做標(biāo)準(zhǔn)配置安裝在一些車型上。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，在2012年生產(chǎn)的配備發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)的車輛多達(dá)780萬，預(yù)計(jì)到2016年，會(huì)有2/3的新車配備發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)。在歐洲，根據(jù)預(yù)測，到2019年，發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)將成為機(jī)動(dòng)車的標(biāo)準(zhǔn)配置。環(huán)境問題已經(jīng)成為生活在這個(gè)地球上每個(gè)人必須面對(duì)的生存問題?！跋霌碛懈鍧?、更經(jīng)濟(jì)的駕駛體驗(yàn)嗎？”這也成為了縈繞在每個(gè)人心頭的愿景，而城市內(nèi)頻繁停車而孕育而生的發(fā)動(dòng)機(jī)起/停系統(tǒng)技術(shù)是最便捷的手段。