各顯神通的自動啟停技術(shù)

市場上主流的自動啟停方式都因為使用壽命和可靠性的問題受到質(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)之間布置了一個離合器作為最后的底牌。

不過嘛，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

對于一般的發(fā)動機(jī)而言，起動時車載蓄電池向起動機(jī)供電，帶動發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)。而對于自動啟停系統(tǒng)來說，要求發(fā)動機(jī)起動得更快，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，就是全自動啟停的微混方式，額外增加一個電動機(jī)和輔助電池。

但實(shí)際上，在發(fā)動機(jī)的起動過程中，還有更多的文章可以做。最根本的，為什么發(fā)動機(jī)在起動時需要起動機(jī)帶動呢?這是因為發(fā)動機(jī)需要初始動力，讓其中一個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)動機(jī)就可以開始自身的循環(huán)，不再需要起動機(jī)的動力了。

而發(fā)動機(jī)的起動過程之所以慢，一個是因為每一次的起動都不能缺少這個進(jìn)氣和壓縮的過程，另外一個則是由于起動機(jī)與發(fā)動機(jī)的嚙合也需要時間。所以，如果能縮短或者消除這兩個過程的時間，那么發(fā)動機(jī)的再啟動過程時間也就加快了。

馬自達(dá)：微控的絕學(xué)

似乎無論是在品牌知名度還是影響力上，馬自達(dá)離開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)卻是個技術(shù)狂熱分子，就像轉(zhuǎn)子發(fā)動機(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，i-stop系統(tǒng)便會自動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氣缸，噴入燃油。當(dāng)松開剎車后，系統(tǒng)則對已經(jīng)噴入燃料的氣缸直接點(diǎn)火，也就是相當(dāng)于在松開剎車之后立即點(diǎn)火，不再需要起動機(jī)給發(fā)動機(jī)提供初始動力，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起動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

發(fā)動機(jī)重啟過程示意圖

于是，問題就出來了，對于汽油機(jī)來說，點(diǎn)火是可以馬上進(jìn)行的，但是對于柴油機(jī)來說，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，只不過與一般柴油機(jī)的自動啟停需要2個循環(huán)相比，i-stop只需要進(jìn)行一個循環(huán)就可以起動發(fā)動機(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)的時間為0.35秒，柴油機(jī)的時間接近0.4秒。而且可以說是無縫重啟，因此，重啟的過程也更加平順。

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

此外，i-stop系統(tǒng)還配有一個電動油壓泵，在重啟發(fā)動機(jī)時，能夠輔助機(jī)械油壓泵工作，后者油壓恢復(fù)到工作范圍時即會停止工作。

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)起動機(jī)在起動時，會將其前端的小齒輪推出與發(fā)動機(jī)飛輪進(jìn)行嚙合，從而帶動發(fā)動機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。而在發(fā)動機(jī)停止供油之后，到完全停止這一段時間內(nèi)，因為發(fā)動機(jī)仍然處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，如果這個時候重啟發(fā)動機(jī)，起動機(jī)的小齒輪并不會馬上推出，而是需要等待發(fā)動機(jī)完全停止。因此，在怠速時間過短的情況下，發(fā)動機(jī)的再起動過程會相對緩慢。

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

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

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

TS起動機(jī)不需要對發(fā)動機(jī)進(jìn)行改裝，只需要更換起動機(jī)即可，所以，這項技術(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)動機(jī)端齒輪嚙合時撞擊造成的損傷，以增長發(fā)動機(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)則可以隨時重啟發(fā)動機(jī)，而且有了電裝的技術(shù)加持，前裝后裝任君選，同時，也沒有品牌的限制;

2.從起動過程的實(shí)現(xiàn)方式來說，豐田依然是采用車載蓄電池給起動機(jī)供電，起動機(jī)帶動發(fā)動機(jī)的模式，與前文提到的輕自動啟停和半自動啟停相同，因此，對于車載蓄電池的壽命依然是個考驗。

單從筆者的喜好上來說，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，以后想必會有更加奇葩也更加精妙的設(shè)計。