淺談汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展

王一峰

摘要：隨著汽車民眾普及度的攀升，私家車成為每個家庭的必須之物，與之而來的便是汽車排放量對于環(huán)境污染的思考和控制。為了最大限度地遏制大批量私家車對于環(huán)境污染的影響，相關(guān)汽車研究人員從汽車發(fā)動機的思考以及可科研角度給出了減少汽車污染排放的相關(guān)解釋和實踐。本文從汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的概念、原理結(jié)構(gòu)、形成背景、發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀及其未來的發(fā)展趨勢幾大方面入手，希望可以為全球汽車行業(yè)的低碳發(fā)展給出相應(yīng)的建議和意見。

關(guān)鍵詞：汽車;啟停系統(tǒng);低碳;環(huán)保

中圖分類號：S219.031? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）08-0169-02

1? 汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的概念及原理結(jié)構(gòu)

1.1 汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的概念

相關(guān)學(xué)者表示：“在城市交通中，由于紅綠燈的限制以及道路擁堵，使怠速工況下在汽車行駛過程中占有很大的比例。一般來說，汽車在怠速情況下不僅浪費燃料，而且會造成尾氣排放”。這種大范圍的、高強度的尾氣排放極大的污染著人們的生活環(huán)境，已成為國家乃至世界尤為關(guān)注的話題之一，為此，世界各國對汽車燃油消耗以及尾氣排放方面的規(guī)定日益嚴(yán)格，面對各方壓力，汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)走進了人們的視野[1]。汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)（STOP&START）[2]簡稱STT，是一套以降低非必要燃油消耗，節(jié)約汽車燃能、動能的自動控制發(fā)動機啟動、熄火的系統(tǒng)。相對于新燃料應(yīng)用，制動能量回收等復(fù)雜的節(jié)能科技，STT具有技術(shù)可靠、實用性強的優(yōu)勢，是一種微混節(jié)能技術(shù)。一般來說，在汽車啟停必要化的汽車大環(huán)境下，掌握STT的新增部件、運行條件和維修方法對于汽車維修來非常重要。這種系統(tǒng)主要適用于大城市不斷停車、啟車的用車情況，同時迎合了節(jié)能減排、低碳出行的汽車發(fā)展大環(huán)境，既保護環(huán)境，凈化污染，還包括了降低消費者用車成本的雙向影響作用。

1.2 汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)

結(jié)合前文分析可知，汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)主要服務(wù)于駕駛者在頻繁的停車、啟車期間，其目標(biāo)是在怠速行駛的過程中回收動能，減少汽車燃油的消耗?？偨Y(jié)汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)大致為，在車輛內(nèi)部安置用于啟?？刂频钠饎訖C和電池。這種做法的初衷是，回收非必要的燃油能量，其系統(tǒng)的運作機制為，汽車在處于剎車駐擋的狀態(tài)下，系統(tǒng)自動檢測“啟停”條件。即：①發(fā)動機在并未掛檔的前提下空轉(zhuǎn)。②車亂轉(zhuǎn)速傳感顯示數(shù)據(jù)為0。③車內(nèi)啟停系統(tǒng)電池能量足以進行相應(yīng)的控制。當(dāng)以上3個條件均具備，汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)便會作出反應(yīng)，并停止發(fā)動機的轉(zhuǎn)動。而當(dāng)駕駛員將空擋摘除，離合器正常作用之后，“啟停系統(tǒng)”則會中止“停”狀態(tài)，而進入車輛快速啟動環(huán)節(jié)。目前汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的技術(shù)方案有三種：第一種為分離式的啟動機和發(fā)動機系統(tǒng)方案;第二種是集成式的啟動機和發(fā)動機系統(tǒng)方案;第三種是馬自達的技術(shù)方案。以上三種方案由于技術(shù)組成的不同，其相對應(yīng)的系統(tǒng)作用能效也不盡相同。

隨著汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)概念的提出，越來越多的汽車研發(fā)人才以及汽車愛好者開始對該技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供了源源不斷的想法和建議，這使得汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)在高效的蓄電池技術(shù)和相應(yīng)的發(fā)動機管理程序的支持下，克服了低溫以及惡劣環(huán)境的運行困難，只需短暫的預(yù)熱過程便可激活，極大的促進了該項技術(shù)的發(fā)展和成熟。但這一系統(tǒng)并不是全然不存在運行制約的，以長城汽車某SUV車型為例，該車型采用了基于48V P0+P4構(gòu)型的新型動力系統(tǒng)，但其在整車行駛過程中存在著發(fā)動機的頻繁啟停，若控制不當(dāng)不但會增加燃油消耗，還會降低乘員以及駕駛員的舒適性，故發(fā)動機啟?？刂萍夹g(shù)水平高低直接制約整車性能[3]。一般來說，啟停系統(tǒng)進入工作狀態(tài)是不能以犧牲車輛其他系統(tǒng)正常工作為代價的，比如在蓄電池電量低于限定值、車輛空調(diào)系統(tǒng)在進行除霧工作、剎車系統(tǒng)內(nèi)壓力下降到某一點之下、車輛出現(xiàn)向前或者向后“溜車”等情況時，啟停系統(tǒng)不會熄滅發(fā)動機，如果發(fā)動機熄火后也會毫無延遲地重新啟動。

由此可知，汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的初衷在于降低汽車燃耗，降低車用成本，但也不乏系統(tǒng)控制不當(dāng)所造成的諸如增加燃耗，降低駕駛體驗的負面影響，同時影響著駕駛員的駕駛操作體驗，從整體的使用情況來看利弊共生，有必要從減少系統(tǒng)運行局限的角度入手，最大限度的提升汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的穩(wěn)定性?；诖?，相關(guān)學(xué)者分析指出，變速器空擋位置作為啟停功能控制策略的信號輸入，其信號輸出準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到整車啟停功能的穩(wěn)定性。

結(jié)合前文分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，由于技術(shù)產(chǎn)生時間較短，于汽車生產(chǎn)投入使用的時間不長，汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)在具體的實踐過程中還存在諸多的問題，在一定程度上影響著該項技術(shù)在汽車發(fā)展領(lǐng)域中的作用，且不利于其長期穩(wěn)定的發(fā)展。因此有必要在系統(tǒng)研發(fā)和投入使用的過程中多發(fā)考慮，科學(xué)探討，以保證其系統(tǒng)燃油消耗控制穩(wěn)定的最大化，進而推動現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)的進步發(fā)展。

2? 汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的產(chǎn)生及發(fā)展歷程

2.1 汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的產(chǎn)生

從時間上來看，汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)于上世紀(jì)七十世紀(jì)開始悄然興起，并經(jīng)過了一次次的探索和研究正式投入到汽車生產(chǎn)之中，追溯汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)形成原因大致可以歸納如下：首先，隨著汽車保有量的逐年增加，現(xiàn)代都市交通擁堵，紅綠燈繁多，環(huán)境日益惡化，石油日益枯竭，為了從根本上降低汽車燃油排放對空氣以及環(huán)境污染的影響，一種以節(jié)能、降排為核心的汽車啟停技術(shù)及制動能量回收技術(shù)逐漸被人們所重視。其次，在全球貿(mào)易的時代背景下，跨國競爭勢頭勁起，國產(chǎn)車、合資車以及外資車的汽車市場份額占有的競爭局勢逐漸形成，想要最大限度的搶占市場份額，贏得市場紅利，有必要從車輛動能、車輛的節(jié)能水平、車輛的駕駛體驗等方面入手，切實的提升自身產(chǎn)品的市場競爭力?；诖耍鲊囇邪l(fā)、生產(chǎn)、銷售的企業(yè)多方尋求賣點，以“節(jié)能減排”為切入點，致力于生產(chǎn)消費者“開得起”，符合國家發(fā)展要求的“汽車”。

綜上兩點原因，均在一定程度上推動了汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的產(chǎn)生，至此，有關(guān)于汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)以及相關(guān)研究應(yīng)運而生，并逐漸被應(yīng)用于汽車生產(chǎn)等領(lǐng)域。

2.2 汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的發(fā)展歷程

相關(guān)研究人員表示，汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)概念初步形成在上世紀(jì)三十年代，但正式研究并投入實踐的實踐大約在上世紀(jì)七十年代?；仡櫰嚢l(fā)動機啟停系統(tǒng)的發(fā)展歷程。其雛形的演化和架構(gòu)為豐田轎車上的一次類似的技術(shù)實驗，具體的實驗過程是，車輛短時間停火之后，發(fā)動機切斷燃油供給。該次實驗可謂開創(chuàng)了汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)技術(shù)研究的先河，促使了該理念在汽車領(lǐng)域的興起和發(fā)展。而汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)開始在汽車上普及應(yīng)用的時間約為2006年，至此之后，包括日系、德系、法系車在內(nèi)的汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)逐漸發(fā)展、成熟。如1970年豐田皇冠汽車的燃油電子控制裝置。1980年的大眾汽車第二代Polo;1994年第三代大眾高爾夫汽車;1992年的奧迪A2等汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的應(yīng)用以及2006年法國PSA集團的雪鐵龍公司開發(fā)名為“start-stop”的怠速熄火系統(tǒng)等[4]。

綜上所述，汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)自產(chǎn)生初期到發(fā)展、成熟的階段，經(jīng)歷了漫長的實驗和研究，被廣泛的應(yīng)用于各國車型之中，成為現(xiàn)代汽車發(fā)展中必不可少的一環(huán)。且可以明顯的感覺到其于現(xiàn)代汽車的進步發(fā)展所起到的貢獻。

3? 汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展分析

3.1 汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的現(xiàn)狀

目前國內(nèi)外市場上眾多車型均已搭載了發(fā)動機啟停系統(tǒng)，其中，歐洲車裝備自動啟停技術(shù)的車型較多，如奧迪（從A1到A8L、Q3/Q5/Q7）、奔馳（E級、S級等）、寶馬（1系到7系、X1/X3）、沃爾沃（幾乎全系新車）、保時捷（幾乎全系新車）等。國產(chǎn)車投入汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)應(yīng)用的品牌大約包括：長安、榮威、廣汽傳祺、觀致等。

據(jù)外媒報道，福特汽車計劃在2017年實現(xiàn)旗下70%的車型配備自動啟停系統(tǒng)。目前我國汽車的生產(chǎn)和銷售正保持著高速增長的勢頭。更有研究學(xué)者表示，未來一段時間，汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的應(yīng)用勢必會成為主流，并預(yù)估：“2019年中國車市年銷量規(guī)模將達到3000萬輛“，其中約百分之三十的汽車將配有汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)[5]。

基于當(dāng)前國內(nèi)外各品牌汽車于汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的運用現(xiàn)狀，我們了解到，目前汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的功能受眾越來越多元化、豐富化，并逐漸成為汽車銷售的一大賣點。為此，作為汽車的研發(fā)者以及設(shè)計者，應(yīng)進一步加大對該系統(tǒng)的認識和研究，致力于發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)于汽車駕駛所起到的能動作用，并深刻了解現(xiàn)階段該系統(tǒng)所存在的不足之處，進而做到查漏補缺，最大限度的實現(xiàn)該系統(tǒng)的功能價值。

3.2 汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的未來發(fā)展分析

結(jié)合前文分析可知，汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)是時代發(fā)展的必然產(chǎn)物，集合了優(yōu)勢發(fā)展以及局限運行于一體，一方面，該項系統(tǒng)于汽車發(fā)展的作用在于：節(jié)約能耗，降低出行成本;另一方面，該項系統(tǒng)的組成原理相對獨立，且隨著汽車發(fā)動機的頻繁啟停，部分學(xué)者針對該技術(shù)對于汽車發(fā)動機的磨損問題提出了質(zhì)疑，但隨著技術(shù)以及實踐理論的不斷成熟，汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的耐久性、可靠性均得到了保障，這種質(zhì)疑對該系統(tǒng)于汽車行業(yè)現(xiàn)實發(fā)展推動大局來說無傷大雅。未來該項系統(tǒng)在汽車發(fā)展領(lǐng)域的應(yīng)用道路只會越走越寬，并逐漸成為汽車研發(fā)和生產(chǎn)的主流。基于此，中國的汽車產(chǎn)業(yè)也會跟隨這一發(fā)展趨勢，并且隨著自動啟停系統(tǒng)本身技術(shù)的逐步完善，人們保護環(huán)境和珍惜能源的意識不斷加強，它必將會為我國的節(jié)能減排工作乃到環(huán)境的優(yōu)化做出更大的貢獻[6]。與此同時，隨著該項技術(shù)在汽車領(lǐng)域的日益普及化，與之相對應(yīng)的汽車維修、系統(tǒng)配套工業(yè)生產(chǎn)等項目勢必會提上日程，為新時代的汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造更加新穎的就業(yè)契機。為此，相關(guān)人員應(yīng)在完善汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)技術(shù)的同時，提升適應(yīng)型的汽車設(shè)計、生產(chǎn)、維護、維修的機制，確保該系統(tǒng)發(fā)展的時代適應(yīng)性，進而從本質(zhì)上提升汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展質(zhì)量。

4? 結(jié)論

綜上所述，汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)于時代需求而生，經(jīng)過不斷的進化和發(fā)展逐漸應(yīng)用于各國汽車品牌之中，成為新時期汽車節(jié)燃、控制駕駛成本的主力之一。本文從汽車發(fā)動機啟動系統(tǒng)的概念、原理、發(fā)展現(xiàn)狀、未來發(fā)展前景等角度出發(fā)，深刻探究了該系統(tǒng)對汽車減排以及對環(huán)境保護的現(xiàn)實作用。希望通過本研究進一步推動國內(nèi)乃至世界汽車的未來發(fā)展。

參考文獻：

[1]孫濤.啟停系統(tǒng)控制及系統(tǒng)應(yīng)用[J].汽車實用技術(shù)，2017（006）：129-130，149.

[2]肖嘯.混合動力汽車發(fā)動機啟?？刂茩C理與方法[D].燕山大學(xué)，2018.

[3]徐杰.汽車發(fā)動機智能啟停系統(tǒng)技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2019（6）.

[4]陳潔婧，張曄平，李育.基于發(fā)動機啟停的控制方法及其系統(tǒng)，2015.

[5]王明明，劉新波，董彥文，等.發(fā)動機啟停系統(tǒng)及發(fā)動機啟?？刂品椒?，2017.

[6]毛雅風(fēng).啟停發(fā)動機電控系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].武漢理工大學(xué)，2013.

[7]王道勇，趙學(xué)智，上官文斌，等.發(fā)動機啟停時動力總成懸置系統(tǒng)的設(shè)計方法研究[J].振動與沖擊，2018，37（08）：146-150.

[8]金善科，呂青林.從專利角度淺談汽車發(fā)動機啟停系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].汽車工業(yè)研究，2017（7）：13-17.