各顯神通的自動(dòng)啟停技術(shù)

市場(chǎng)上主流的自動(dòng)啟停方式都因?yàn)槭褂脡勖涂煽啃缘膯?wèn)題受到質(zhì)疑。英菲尼迪Q50上線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)置就是個(gè)很好的佐證，即便有了三套互為替補(bǔ)的ECU，攻城獅們還是在轉(zhuǎn)向柱與轉(zhuǎn)向機(jī)之間布置了一個(gè)離合器作為最后的底牌。

不過(guò)嘛，在汽車界，隨大流著常有，而奇葩更常有，總有那么一兩只是不走尋常路的。

另辟蹊徑

對(duì)于一般的發(fā)動(dòng)機(jī)而言，起動(dòng)時(shí)車載蓄電池向起動(dòng)機(jī)供電，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。而對(duì)于自動(dòng)啟停系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要求發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)得更快，最容易想到的實(shí)現(xiàn)方式就是使用更大扭矩和功率的起動(dòng)機(jī)、更大功率的蓄電池，更加復(fù)雜和可靠一點(diǎn)的，就是全自動(dòng)啟停的微混方式，額外增加一個(gè)電動(dòng)機(jī)和輔助電池。

但實(shí)際上，在發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中，還有更多的文章可以做。最根本的，為什么發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)需要起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)呢?這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)需要初始動(dòng)力，讓其中一個(gè)氣缸的活塞能夠完成進(jìn)氣和壓縮行程，然后點(diǎn)火做功，在這之后，發(fā)動(dòng)機(jī)就可以開(kāi)始自身的循環(huán)，不再需要起動(dòng)機(jī)的動(dòng)力了。

而發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程之所以慢，一個(gè)是因?yàn)槊恳淮蔚钠饎?dòng)都不能缺少這個(gè)進(jìn)氣和壓縮的過(guò)程，另外一個(gè)則是由于起動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的嚙合也需要時(shí)間。所以，如果能縮短或者消除這兩個(gè)過(guò)程的時(shí)間，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的再啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間也就加快了。

馬自達(dá)：微控的絕學(xué)

似乎無(wú)論是在品牌知名度還是影響力上，馬自達(dá)離開(kāi)主流汽車制造商的圈子已經(jīng)太久了。然而，這家有著“日本寶馬”之稱的企業(yè)卻是個(gè)技術(shù)狂熱分子，就像轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，還有要把壓縮比提高到18的二代創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動(dòng)機(jī)。

馬自達(dá)上的所使用的啟停技術(shù)叫做i-stop，i-stop技術(shù)主要針對(duì)的就是上文提到的第一條。

當(dāng)駕駛員踩下剎車至車輛完全停止時(shí)，i-stop系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)切斷供油使其也完全停止，并精確控制活塞的位置，使每次各個(gè)缸的活塞盡量停在合適的位置上。然后根據(jù)活塞的位置選擇最合適的一個(gè)氣缸，噴入燃油。當(dāng)松開(kāi)剎車后，系統(tǒng)則對(duì)已經(jīng)噴入燃料的氣缸直接點(diǎn)火，也就是相當(dāng)于在松開(kāi)剎車之后立即點(diǎn)火，不再需要起動(dòng)機(jī)給發(fā)動(dòng)機(jī)提供初始動(dòng)力，車載蓄電池也只需要提供點(diǎn)火所需能量，而不用大電流輸出帶動(dòng)起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

發(fā)動(dòng)機(jī)重啟過(guò)程示意圖

于是，問(wèn)題就出來(lái)了，對(duì)于汽油機(jī)來(lái)說(shuō)，點(diǎn)火是可以馬上進(jìn)行的，但是對(duì)于柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，是壓燃的，這樣的方式也能適用么?總不可能讓活塞停在壓燃的臨界點(diǎn)吧?

當(dāng)然不是。i-stop系統(tǒng)同樣會(huì)精確控制活塞停止的位置，但是柴油機(jī)依然需要進(jìn)行壓縮行程，只不過(guò)與一般柴油機(jī)的自動(dòng)啟停需要2個(gè)循環(huán)相比，i-stop只需要進(jìn)行一個(gè)循環(huán)就可以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

根據(jù)馬自達(dá)的官方數(shù)據(jù)，i-stop系統(tǒng)重啟汽油機(jī)的時(shí)間為0.35秒，柴油機(jī)的時(shí)間接近0.4秒。而且可以說(shuō)是無(wú)縫重啟，因此，重啟的過(guò)程也更加平順。

為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命和性能，i-stop系統(tǒng)可針對(duì)不同的駕駛狀態(tài)自行調(diào)整怠速停止的時(shí)間，并能檢測(cè)車載蓄電池的電量情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電壓不足時(shí)，會(huì)強(qiáng)制起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，為車載蓄電池充電。

此外，i-stop系統(tǒng)還配有一個(gè)電動(dòng)油壓泵，在重啟發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，能夠輔助機(jī)械油壓泵工作，后者油壓恢復(fù)到工作范圍時(shí)即會(huì)停止工作。

豐田 電裝：可以后裝的怠速停止技術(shù)

另外一家日本車企豐田則選擇了第二條路線，系統(tǒng)被命名為idle-stop(怠速停止系統(tǒng))。

大多數(shù)起動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)，會(huì)將其前端的小齒輪推出與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪進(jìn)行嚙合，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。而在發(fā)動(dòng)機(jī)停止供油之后，到完全停止這一段時(shí)間內(nèi)，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)仍然處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，如果這個(gè)時(shí)候重啟發(fā)動(dòng)機(jī)，起動(dòng)機(jī)的小齒輪并不會(huì)馬上推出，而是需要等待發(fā)動(dòng)機(jī)完全停止。因此，在怠速時(shí)間過(guò)短的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)過(guò)程會(huì)相對(duì)緩慢。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，豐田與日本的汽車零部件供應(yīng)商電裝合作，共同研發(fā)了一種新型的起動(dòng)機(jī)——永久嚙合式起動(dòng)機(jī)。顧名思義，這種起動(dòng)機(jī)的小齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪之間一直處于嚙合狀態(tài)，而嚙合齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)之間增加了一個(gè)單向的離合器，在起動(dòng)之后，離合器斷開(kāi)，發(fā)動(dòng)機(jī)自行運(yùn)轉(zhuǎn)。

只不過(guò)，這種解決方案還需要在發(fā)動(dòng)機(jī)上加裝一個(gè)離合器，電裝又在永久嚙合式起動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)之上研發(fā)了TS起動(dòng)機(jī)。TS起動(dòng)機(jī)中有兩個(gè)螺線管，分別獨(dú)立控制小齒輪的推出和起動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

也就是說(shuō)，相當(dāng)于在起動(dòng)機(jī)中增加了一個(gè)開(kāi)關(guān)，一個(gè)開(kāi)關(guān)控制小齒輪的推動(dòng)，另外一個(gè)開(kāi)關(guān)控制起動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)第一次起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)機(jī)推出小齒輪并同時(shí)起動(dòng)起動(dòng)機(jī)，當(dāng)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)之后，控制起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的開(kāi)關(guān)關(guān)閉，而控制小齒輪的開(kāi)關(guān)一直處于閉合狀態(tài);怠速停止系統(tǒng)開(kāi)始工作后，起動(dòng)機(jī)只需要閉合運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)就可以直接帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而不需要等待發(fā)動(dòng)機(jī)完全停止。

TS起動(dòng)機(jī)不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改裝，只需要更換起動(dòng)機(jī)即可，所以，這項(xiàng)技術(shù)是可以后裝的，已經(jīng)出廠的車輛也可以享受。

另外，起動(dòng)機(jī)中推出小齒輪的部門還增設(shè)了彈簧，減輕小齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)端齒輪嚙合時(shí)撞擊造成的損傷，以增長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

小結(jié)

與馬自達(dá)的i-stop相比，豐田的怠速停止系統(tǒng)有利有弊：

1.馬自達(dá)的i-stop系統(tǒng)必須在發(fā)動(dòng)機(jī)完全停止后才能起作用，而豐田的怠速停止系統(tǒng)則可以隨時(shí)重啟發(fā)動(dòng)機(jī)，而且有了電裝的技術(shù)加持，前裝后裝任君選，同時(shí)，也沒(méi)有品牌的限制;

2.從起動(dòng)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)方式來(lái)說(shuō)，豐田依然是采用車載蓄電池給起動(dòng)機(jī)供電，起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的模式，與前文提到的輕自動(dòng)啟停和半自動(dòng)啟停相同，因此，對(duì)于車載蓄電池的壽命依然是個(gè)考驗(yàn)。

單從筆者的喜好上來(lái)說(shuō)，前者讓人驚艷，后者讓人驚嘆。而且，有這些腦回路與眾不同的攻城獅們，以后想必會(huì)有更加奇葩也更加精妙的設(shè)計(jì)。