《汽车工程解读》-启停系统和它的逻辑

启停种类和原理https://www.zhihu.com/video/1099587716655751168

hello 大家好,上期视频已经过去很久了,有点惭愧,最近有点懒。

这期讲的是发动机启停系统,现在2019年了,现在很少新车不配备这个系统,但是大家对这个系统,有的很懂,但是大部分人是不明白这是怎么回事儿的。我想通过这期视频,让大家明白,你的车启停到底是属于哪种系统,让你更好的明白它的工作原理,然后也能理解它,也能理解背后工程师的付出

图片来自 CATARC

我们市面上看到的启停一共三种,

  1. 第一个是分离式起动机/发电机的,这种普及率最高。
  2. 第二种是集成式起动机/发电机的
  3. 第三种是智能停缸式启停,这种就比较少

然后它们的改造难度依次变大,第一种是最简单的,基本上不带启停的车都可以改造成带启停的。第二种改造难度中等。第三种改造难度很大,因为发动机在设计源头就要考虑启停,而且第三种很特殊,必须适用场景是直喷发动机,歧管喷射发动机没法做第三种启停的

然后我们看一下它们结构上的区别

分离式起动机/发电机

图片来自于 博士电子

其实我们可以看这个图,顾名思义,起动机和发电机是分开的两个独立的部件,起动机一般安装在发动机的飞轮那端,如果发动机是纵置的话,也就是在车厢靠近防火墙的位置才能看到起动机,而且它藏的位置比较深。发电机比较大,大家能看得见的,放的位置相对来说比较高点比较容易观察得到,发电机负责发电,起动机负责启动。在这种系统中,起动机变成增强型起动机,然后搭配一些必要的零部件,比如增强型蓄电池,就可以让一个不带启停的发动机,变成一台带启停的发动机

图片来自 法雷奥官网

第二种其实就是集成式起动机/发电机,这个我们听得比较多的说法,是BSG(belt-driven start generator)你听到你的车是BSG的话,那么它的启停方式肯定是集成式启停方式,集成式的意思是,它的发电机和起动机是一体的。我在发电机的时候,皮带是曲轴带动发电机发电我在启动的时候,皮带是起动机带动曲轴来启动,但是集成式起动机/发电机的启停方式中,也有部分带传统起动机的,但是它工作频率很低,只在冷启动那一次启动,剩下的时间都不太工作,都是靠集成式起动/发电机,因为起动机和发电机结构上是非常相似,所以我们一般拿发电机来改造成集成式起动/发电机。

第三种跟前面的有点不一样,它更多涉及到发动机本身的改造,它有很一个很关键的因素,在停机的时候,它必须把活塞停在压缩行程的某恰当的一个位置,然后呢在启动的时候,它可以靠喷油点火来点燃已经压缩的混合气,起动机只是起到一个很辅助作用,所以这种体验是最好的。

其实我们讲这个启停,为啥大家不喜欢,因为它带来体验不太好,带来比较大的抖动,但是这种智能停缸式启停,它的感受为啥好呢,因为首先发动机启停靠自身点火的一个启停,它的启动功率会非常大,启动时间会非常的短,一般只有0.3s,而上面集成式和分离式的话,集成式相对要差点,大概0.7s左右,分离式更差点,大概1s左右。

它们的应用我可以讲一下,博士主要是推广第一种,因为它应用成本最低,法雷奥推广第二种,但是它也有上面那种,第二种主要应用在PSA上,然后智能停缸,我们比较清楚就是马自达。后来我发现丰田的1.2t,也有停机策略,可以把活塞停在压缩冲程的一半,我们为啥要用启停这个东西,很大部分原因是可以节约的燃油,这个是政策法规推动的一个东西,消费者很大程度上是被动接受。但是没办法,它确实很有效果,因为在我们目前还在用的NEDC循环中带启停和不带启停有5%的油耗差距,如果你在极度拥挤的城市,特别是红绿灯特别多的地方你最高能节约15%的燃油。而且这个改造成本非常的低,因为一台车改造成本也就是2k元但是一年省下的燃油费可能也能达到这个数。所以这个是我们用启停的原因,启停为啥大家不太想用呢,首先他有一些问题,它舒适感上有很大的问题,体验上有很大的问题,它的逻辑上也让大家有些迷糊,什么时候起,什么时候停?

我这里就给大家介绍一下它大概的逻辑,还有消费者最大的一个抱怨,为啥我这个车不能一个键永久的禁止启停,很大程度是法规的原因。(随后这里专门插入一个讲解法规的小视频)

我再来说一下,启停失效的因素,启停有很多触发因素和退出因素

比如说安全因素

  • 安全带解开的时候,它会启动。门打开的时候,它会启动。你在倒挡的时候,它发动机会启动都是些安全因素。怕你在匆忙离开的车子的时候,车子其实是工作状态
  • 第二个就是客观因素,比如水温未到,这里也顺便纠正一下大家一个很大的误区,大家觉得启停对发动机损伤很大,其实是错误的,其实对于发动机来说,损伤最大的一次是冷启动,但启停它工作都是在热启动的情况下。热启动,发动机缸壁和机油道都是有工作温度的机油的,它的磨损是可以忽略不计的,而真正对于启停挑战比较大,其实是起动机和电池,所以我们启停车上的起动机啊,电池啊,都是叫做增强型起动机,增强型电池。它成本是传统的是3-5倍。寿命也是一样的,增强型起动机寿命可以达到50万次,普通的起动机寿命也就是10万次。所以水温未到的状态下,发动机不会进入启停的,等于说那个时候进入启停会加剧磨损,所以那个时候发动机会拒绝在水温未到的情况下让启停工作。环境气温太高或者太低也会影响启停工作。我大概知道一些厂商设定启停工作的阈值,高于35°不工作,低于0°不工作。
  • 然后电瓶亏电和电瓶健康状态不好,启停靠的瞬间能量来自电池,电池不行,工作不了。
  • 第四个就是方向转角,这也是安全因素,助力电机的能量来自发动机,如果说转角很大,它认为你需要助力的,所以启停不会工作
  • 然后就是空调的设定,比如说你极速制冷或者制热的情况下,启停也不会工作
  • 舒适度原因,我启停的怎么才能让你觉得我进来的时候恰到好处,不会烦到你呢,其实每个厂商在这个方向做了很多的模拟和研究。这里有个案例,就是一分钟内最多停机几次,比如有些厂商最多停5次,停5次之后,它认为你是跟车状态,它就会停止工作,以免影响你的跟车动作
  • 还有一个我忘记加了啊,就是PMC(pressure master cylider),现在的启停基本都有一个主缸压力传感器,你可以自主的进入或者不进入启停,你踩的时候,踩到停车但是没停机,但你再往里面深踩,它就会停机,这个靠你踩刹车的压力来判断的,现在新车基本上都有这个东西,然后这个压力触发阈值也是影响体验的一个重要原因,每个厂商的标定也不一样。

大概有那么多原因,所以大家用启停觉得莫名其妙的原因是,也就是因为它背后的逻辑也很复杂,希望大家用车的时候,多多关注车子的状态,慢慢摸索一下车子启停的规律,正确的时机正确的使用启停。比如我在跟车的时候,我就把启停关掉,启停体验不好,但是比如我在城市道路,而且不拥堵,红绿灯很多的,我走高架下面的地面的时候,我发现启停很好,因为介入的时候,整个车都很安静了

这期内容到此结束了

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再见!

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:王晓鹏

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