一、 时代背景
2011 年 3 月 5 日,香港特区政府审议通过了《汽车引擎空转定额罚款草案》。按照规定,除巴士、混合动力车型等豁免情形之外,怠速3min之后必须熄火,否则将定额罚款320港元.
其实香港不是个例,美国、日本、英国、法国、德国、意大利等国家和地区都已有立法监管停车熄火,怠速停车熄火立法正在全球成为惯例。作为应对之策,发展混合动力车型尤其是怠速起停技术,已经成为汽车行业节能减排的大势所趋。
业内权威人士指出,混合动力按照能源混合程度的不同,可以划分为弱混、轻混、中混、重混 4 种类型。插电式混合动力属于中混/重混,铅酸/镍氢电池混合动力属于轻混,而怠速起停技术属于弱混。与其他混合动力动辄几十万的售价和迟迟无法到位的配套设施相比,节油率略逊,而技术门槛低,安装成本仅需几千元,对现有驾驶习惯改变不大的怠速起停技术(弱混)已经率先在全球进入普及时代。
欧美市场早就制定了严格的汽车节能减排指标,怠速起停在新车上市时将成为标准配置。据统计,2008年欧洲搭载怠速起停的新车比例为5%,2009 年 8 月,欧洲配备该系统的汽车突破 100 万辆,到 2012 年配备这一系统的新车比例将达到 50%,到2015 年这一比例将上升到 80%。
在国内几家自主品牌厂商也宣布将搭载这项技术后,国内消费者也对起停系统也给予了更多的关注,然而这项技术此前并不受重视,消费者对其了解也非常有限,到底什么是起停系统,他的节油效果怎样?下文我们就一起来浅析 GSG 怠速起停技术。
二、GSG 怠速起停技术系统功能及组成
GSG 怠速起停技术系统,又称START/STOP系统,其英文全称是GeelyStop-GoSystem。该系统的功能是,当遇到红灯或堵车时,车速低于5km/h,GSG系统将发动机自动熄火;当驾驶员重新踏下离合器、油门踏板或松抬制动的瞬间,GSG系统将快速起动发动机。使用该技术,在综合工况下可节油5%~10%、减少 CO 排放5%左右,在拥堵的市区节能效果能达到10%~15%,还能减少CO排放、噪声污染以及发动机积炭。
与传统车辆相比,GSG怠速起停技术系统不对传统汽车的发动机前端轮系进行改动,只是更改原有车辆的起动机,提高起动机起停次数并提高其功率,保证车辆能够快速起步。如图1 所示。
自动起停技术主要的技术难点在于需要更耐用的起动机以及反复起动时如何减少冲击感。一般的起动机设计允许通过很大的工作电流,但使用时间很短。反复使用起动机容易造成起动机过热损坏,因此具备自动起停功能的起动机必须比普通起动机耐用很多。如图 2 所示为博世公司研制的新型起停系统用起动机。
自动起停技术往往结合直喷发动机使用,以解决反复起停带来的起动延时问题。由于直喷发动机可以直接通过喷油器雾化汽油,原理上可以在一个工作循环内完成起动。而一般的进气管喷射发动机,需要进气气流雾化汽油再携带进气缸,起动时间要比直喷慢不少。这就从根本上导致了这类发动机在运用自动起停装置之后需要更长的时间来重新起动,除了电能消耗大,燃油损失大,还造成车内成员的不适。
另外自动起停系统需要使用高品质机油,汽车发动机在正常行驶状态的磨损是极小的,因为当发动机进入正常工作温度后,零件之间的配合间隙和机油润滑都进入了最理想的状态。反而在冷起动的时候,零件之间的配合间隙过大,外加没有机油油膜的保护,其磨损量占到了发动机磨损量的60%以上。因此,反复地起停发动机,必然会缩短发动机的寿命。不过由于在行驶过程中起停,发动机工作温度已经达到正常值,因此影响发动机磨损的主要因素就是润滑油膜。不同发动机在设计的时候都会考虑到自身适用的润滑油粘度等参数。不过国内用户对机油的重视程度普遍不够,认为差不多就行,往往会使用较为便宜的机油。如果在配置自动起停技术的车型中使用低质量的机油,对发动机的损害就会很大。
与传统车相比,GSG怠速起停系统的对零件的主要变更如表1 所示。