不做无用功

目前世界各国都在推动Idling Stop(怠速熄火)政策,是指在怠速停车时,如在等信号灯,或者在交通拥堵路段,虽然时间很短,但是暂时让发动机熄火,便能带来立竿见影的节能减排效果。日本实验数据表明,长途驾驶实施怠速熄火燃料节省率为3.4%,在城市内驾驶节省率则为13.4%。宝马类似的实验数据也表明,在7 km内,熄火再起动12次,每次熄火时间超过15 s,可以节省8%的燃料。汽油发动机起动时所耗的燃料相当于发动机怠速运转5 s所消耗的燃料量。也就是说,等待交通信号在5 s以上时,怠速熄火是有正面效果的;而柴油发动机则需约20 s以上。

目前,国外主流汽车厂商,都已开始进行怠速熄火技术的研究,并且已经在量产车型上应用这项技术。雪铁龙最早将怠速熄火技术应用在C3车型。雪铁龙怠速熄火系统并非全时,它是靠布置在仪表板上ECO键来控制,当按下该键,怠速熄火系统便开始工作。停车等待的时候,踩下制动踏板并持续超过3 s,发动机就会自动熄火;绿灯亮起或路况好转时,只要抬起制动踏板,发动机便会迅速地自动起动。在整个过程中, 既不用碰换挡手柄, 也不用动点火开关, 一切都是自动完成的。更难得的是,发动机的起动要比一般手动点火来得迅速而平顺。

雪铁龙怠速熄火系统的原理是取消了传统的起动机,而将起动机与发电机的重任都落到了一台机器上。这种起动-发电一体机的核心是一套2 kW逆变发电机。当起动时,它靠传动带带动发动机的曲轴, 当发动机正常运转起来之后, 它又充当发电机的角色。由于传动带传动相对柔和,所以起动时噪音较小。另外,发电机和起动机的结合也使其反应更加迅速和直接,正常情况下,只需0.4 s就能让发动机进入工作状态,比传统的电机起动少用了0.2 s。在去年的巴黎车展,雪铁龙展示了第二代怠速熄火系统。除了对起动-发电一体机改进之外,还增加了利用减速及制动时的能量为电池充电的系统。第二代怠速熄火系统预计于2010年投放市场。

马自达DISI 发动机技术,虽然与雪铁龙怠速停车系统的目的一样,但是发动机熄火以及再起动的途径和方法则完全不同。马自达DISI发动机在怠速熄火之后,不像传统发动机一样借助起动机重新起动,而是将燃油直接喷射入发动机的气缸中,经由火花塞点火直接起动发动机,提升燃烧效率。

通常发动机熄火后,气缸内的气体将恢复到正常空气的压力,因此需要些特殊设计与技术,以达成重新点火的状态。马自达DISI发动机重新点火主要分三步完成:首先喷射系统注入气缸内较少量的燃油并引燃。由于熄火时活塞处于压缩行程,并且是非高气压状态,因此火花塞点燃气缸内混合气体产生小幅度的爆炸,仅会使发动机作小幅逆转。发动机逆转后会使气缸处于逆转压缩,此时喷射系统再注入正常量的燃油,使得气缸内达到瞬间较高气压状态。最后控制火花塞正常连续点火爆炸的时间点,使得发动机达到正常高效率的正常转动,此时汽车可恢复动力前进。

保证发动机在熄火之后重新运转的关键,是发动机上次熄火时活塞的位置,这个位置能保证在上述再点火逆转时,气缸内刚好达到油气混合压力。另外发动机采用缸内直喷技术,对于混合油气所造就出的优异雾化效果,也有助于提高火花塞的点火效率,而在混合油气更容易点燃的情况下,点火时间便可更加延后,混合油气的燃烧温度也更易上升,因此在发动机刚起动时,尾气净化装置中的触媒即可开始作用,也更能够符合全球日渐严苛的环保标准。相比于传统电子式起动模式,这种火花塞直接点燃的起动方式效率更高静音效果更好。最新在欧洲上市的新马自达3两厢就装载带有怠速熄火功能的马自达MZR 2.0 DISI发动机。

怠速熄火系统大规模装载整车已是大势所趋,已有不少新车型比如即将要在欧洲上市的新一代大众POLO,就将装载上怠速熄火系统。但是如果进行大规模的推广,还需要考虑几个方面:首先就是装载这套系统所要花费的经济成本。同时,为求怠速熄火时舒适性,需要有更多高能量密度的电池,以提供市区中频繁暂停熄火的多项电力用途所需。另外传统汽车的电子起动器,约有数万次的使用寿命,对待传统驾驶的起动频率是足够的,但若采取怠速熄火系统,则需20倍以上的使用寿命才能让车主安心。