淺談汽車發動機啟停系統的現狀與發展

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境污染的影響，相關汽車研究人員從汽車發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解釋和實踐。本文從汽車發動機啟停系統的概念、原理結構、形成背景、發展歷程、發展現狀及其未來的發展趨勢幾大方面入手，希望可以為全球汽車行業的低碳發展給出相應的建議和意見。

關鍵詞：汽車;啟停系統;低碳;環保

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

1? 汽車發動機啟停系統的概念及原理結構

1.1 汽車發動機啟停系統的概念

相關學者表示：“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境，已成為國家乃至世界尤為關注的話題之一，為此，世界各國對汽車燃油消耗以及尾氣排放方面的規定日益嚴格，面對各方壓力，汽車發動機啟停系統走進了人們的視野[1]。汽車發動機啟停系統（STOP&START）[2]簡稱STT，是一套以降低非必要燃油消耗，節約汽車燃能、動能的自動控制發動機啟動、熄火的系統。相對于新燃料應用，制動能量回收等復雜的節能科技，STT具有技術可靠、實用性強的優勢，是一種微混節能技術。一般來說，在汽車啟停必要化的汽車大環境下，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，同時迎合了節能減排、低碳出行的汽車發展大環境，既保護環境，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 汽車發動機啟停系統的原理結構

結合前文分析可知，汽車發動機啟停系統主要服務于駕駛者在頻繁的停車、啟車期間，其目標是在怠速行駛的過程中回收動能，減少汽車燃油的消耗。總結汽車發動機啟停系統的原理結構大致為，在車輛內部安置用于啟停控制的起動機和電池。這種做法的初衷是，回收非必要的燃油能量，其系統的運作機制為，汽車在處于剎車駐擋的狀態下，系統自動檢測“啟停”條件。即：①發動機在并未掛檔的前提下空轉。②車亂轉速傳感顯示數據為0。③車內啟停系統電池能量足以進行相應的控制。當以上3個條件均具備，汽車發動機啟停系統便會作出反應，并停止發動機的轉動。而當駕駛員將空擋摘除，離合器正常作用之后，“啟停系統”則會中止“停”狀態，而進入車輛快速啟動環節。目前汽車發動機啟停系統的技術方案有三種：第一種為分離式的啟動機和發動機系統方案;第二種是集成式的啟動機和發動機系統方案;第三種是馬自達的技術方案。以上三種方案由于技術組成的不同，其相對應的系統作用能效也不盡相同。

隨著汽車發動機啟停系統概念的提出，越來越多的汽車研發人才以及汽車愛好者開始對該技術的創新發展提供了源源不斷的想法和建議，這使得汽車發動機啟停系統在高效的蓄電池技術和相應的發動機管理程序的支持下，克服了低溫以及惡劣環境的運行困難，只需短暫的預熱過程便可激活，極大的促進了該項技術的發展和成熟。但這一系統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構型的新型動力系統，但其在整車行駛過程中存在著發動機的頻繁啟停，若控制不當不但會增加燃油消耗，還會降低乘員以及駕駛員的舒適性，故發動機啟停控制技術水平高低直接制約整車性能[3]。一般來說，啟停系統進入工作狀態是不能以犧牲車輛其他系統正常工作為代價的，比如在蓄電池電量低于限定值、車輛空調系統在進行除霧工作、剎車系統內壓力下降到某一點之下、車輛出現向前或者向后“溜車”等情況時，啟停系統不會熄滅發動機，如果發動機熄火后也會毫無延遲地重新啟動。

由此可知，汽車發動機啟停系統的初衷在于降低汽車燃耗，降低車用成本，但也不乏系統控制不當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，有必要從減少系統運行局限的角度入手，最大限度的提升汽車發動機啟停系統的穩定性。基于此，相關學者分析指出，變速器空擋位置作為啟停功能控制策略的信號輸入，其信號輸出準確與否直接關系到整車啟停功能的穩定性。

結合前文分析，我們不難發現，由于技術產生時間較短，于汽車生產投入使用的時間不長，汽車發動機啟停系統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在汽車發展領域中的作用，且不利于其長期穩定的發展。因此有必要在系統研發和投入使用的過程中多發考慮，科學探討，以保證其系統燃油消耗控制穩定的最大化，進而推動現代汽車產業的進步發展。

2? 汽車發動機啟停系統的產生及發展歷程

2.1 汽車發動機啟停系統的產生

從時間上來看，汽車發動機啟停系統于上世紀七十世紀開始悄然興起，并經過了一次次的探索和研究正式投入到汽車生產之中，追溯汽車發動機啟停系統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，現代都市交通擁堵，紅綠燈繁多，環境日益惡化，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境污染的影響，一種以節能、降排為核心的汽車啟停技術及制動能量回收技術逐漸被人們所重視。其次，在全球貿易的時代背景下，跨國競爭勢頭勁起，國產車、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、車輛的節能水平、車輛的駕駛體驗等方面入手，切實的提升自身產品的市場競爭力。基于此，各國汽車研發、生產、銷售的企業多方尋求賣點，以“節能減排”為切入點，致力于生產消費者“開得起”，符合國家發展要求的“汽車”。

綜上兩點原因，均在一定程度上推動了汽車發動機啟停系統的產生，至此，有關于汽車發動機啟停系統的相關技術以及相關研究應運而生，并逐漸被應用于汽車生產等領域。

2.2 汽車發動機啟停系統的發展歷程

相關研究人員表示，汽車發動機啟停系統概念初步形成在上世紀三十年代，但正式研究并投入實踐的實踐大約在上世紀七十年代。回顧汽車發動機啟停系統的發展歷程。其雛形的演化和架構為豐田轎車上的一次類似的技術實驗，具體的實驗過程是，車輛短時間停火之后，發動機切斷燃油供給。該次實驗可謂開創了汽車發動機啟停系統技術研究的先河，促使了該理念在汽車領域的興起和發展。而汽車發動機啟停系統開始在汽車上普及應用的時間約為2006年，至此之后，包括日系、德系、法系車在內的汽車發動機啟停系統逐漸發展、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等汽車發動機啟停系統的應用以及2006年法國PSA集團的雪鐵龍公司開發名為“start-stop”的怠速熄火系統等[4]。

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

3? 汽車發動機啟停系統的現狀與發展分析

3.1 汽車發動機啟停系統的現狀

目前國內外市場上眾多車型均已搭載了發動機啟停系統，其中，歐洲車裝備自動啟停技術的車型較多，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。國產車投入汽車發動機啟停系統應用的品牌大約包括：長安、榮威、廣汽傳祺、觀致等。

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

基于當前國內外各品牌汽車于汽車發動機啟停系統的運用現狀，我們了解到，目前汽車發動機啟停系統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，作為汽車的研發者以及設計者，應進一步加大對該系統的認識和研究，致力于發現該系統于汽車駕駛所起到的能動作用，并深刻了解現階段該系統所存在的不足之處，進而做到查漏補缺，最大限度的實現該系統的功能價值。

3.2 汽車發動機啟停系統的未來發展分析

結合前文分析可知，汽車發動機啟停系統是時代發展的必然產物，集合了優勢發展以及局限運行于一體，一方面，該項系統于汽車發展的作用在于：節約能耗，降低出行成本;另一方面，該項系統的組成原理相對獨立，且隨著汽車發動機的頻繁啟停，部分學者針對該技術對于汽車發動機的磨損問題提出了質疑，但隨著技術以及實踐理論的不斷成熟，汽車發動機啟停系統的耐久性、可靠性均得到了保障，這種質疑對該系統于汽車行業現實發展推動大局來說無傷大雅。未來該項系統在汽車發展領域的應用道路只會越走越寬，并逐漸成為汽車研發和生產的主流。基于此，中國的汽車產業也會跟隨這一發展趨勢，并且隨著自動啟停系統本身技術的逐步完善，人們保護環境和珍惜能源的意識不斷加強，它必將會為我國的節能減排工作乃到環境的優化做出更大的貢獻[6]。與此同時，隨著該項技術在汽車領域的日益普及化，與之相對應的汽車維修、系統配套工業生產等項目勢必會提上日程，為新時代的汽車產業創造更加新穎的就業契機。為此，相關人員應在完善汽車發動機啟停系統技術的同時，提升適應型的汽車設計、生產、維護、維修的機制，確保該系統發展的時代適應性，進而從本質上提升汽車產業的發展質量。

4? 結論

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

參考文獻：

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[2]肖嘯.混合動力汽車發動機啟停控制機理與方法[D].燕山大學，2018.

[3]徐杰.汽車發動機智能啟停系統技術研究[J].農業裝備與車輛工程，2019（6）.

[4]陳潔婧，張曄平，李育.基于發動機啟停的控制方法及其系統，2015.

[5]王明明，劉新波，董彥文，等.發動機啟停系統及發動機啟停控制方法，2017.

[6]毛雅風.啟停發動機電控系統的研究與開發[D].武漢理工大學，2013.

[7]王道勇，趙學智，上官文斌，等.發動機啟停時動力總成懸置系統的設計方法研究[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動機啟停系統的現狀與發展[J].汽車工業研究，2017（7）：13-17.