无空转技术

前言∶
    由于汽车数量的迅速增加,目前许多大城市道路经常发生交通堵塞现象。一旦发生堵塞或者等候交通灯指示,如果停车时不熄火,汽车不但白白消耗燃油,而且会排放出更多的废气和热量、噪音等,造成很大的空气污染,对附近居民和行人也会造成骚扰和危害。为此,最近中国香港还宣布将实行停车熄火强制法例,违例者处罚,对停车不熄火的车主罚款320港元。目前该法例进行公众咨询期,拟定于2009年实施。
    停车熄火实际上是举手之劳的动作,但许多司机并没有这方面的意识,另一个方面不少人认为,频繁起动很容易造成起动机的故障,而且起动时耗油更大,所以不愿意在短暂停车时熄火。为此,一些汽车制造厂家推出了有针对性的新技术—无空转技术。
    无空转技术的核心是起动机-发电机一体化系统,这种系统产品早在2005年上海国际车展已有展出(见第十一届上海国际车展观后记-新技术新车型),但笔者当时没有了解到它的实际作用。
    汽车无空转技术已经被业内外视为降低污染,节约能源的有效技术,很适合当前我国城市交通状况。但目前这项技术在我国汽车工业中,还是一个空白点。


道路堵塞引发的新技术—无空转技术

    无空转技术,顾名思义就是指发动机不会在汽车静止的状态下空转,也就是说汽车停止时自动关闭发动机,从而达到节省燃油和降低排放的目的。

    传统的汽车启动系统的关键件是起动电动机,俗称起动马达。起动电动机的重要零件是离合器齿轮,当点火开关接通时,起动电动机的离合器齿轮移动与飞轮齿啮合,带动飞轮转动从而启动发动机。这套机械件比较复杂,零件多,联接点多,过电流大,使用时间一长就容易出故障,如果汽车频繁启动更容易出问题。而且起动转速慢,启动时间长,汽车耗油量大。所以,实现无空转技术,就要改革传统的汽车启动系统,消除弊病以适应新的情况。

    在电机学上,一台直流电机原则上既可作为电动机运行,也可以作为发电机运行,只是施加的条件不同而已。将电能输入电枢,机械能从电机轴上输出,将电能转换成机械能而成为电动机,如用发动机拖动电机电枢,则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源,电机将机械能转换成电能而成为发电机。同一台电机,能作电动机或作发电机运行的这种原理.在电机理论上称为可逆变原理。

    目前已经实现无空转技术的关键是采用起动机-发电机一体化系统,这套装置采用了可逆变原理。即将传统汽车上的发电机和起动电机功能合成在一起,当汽车行驶时充当发电机,产生电能,当汽车启动时又充当起动机,因此它既是电能生产装置又是耗电装置。这套系统有的车装配在发动机前端,有的车装配在发动机与变速器之间。

起动发电一体式电机

    无空转技术已经有多家汽车厂装配在它们的小车上,例如雪铁龙、丰田、大发、日产等,它们的构造形式不同,但目的一样,都是为了在超过一定的时刻,汽车会自动熄火,当需要前进的时候,又会迅速点火启动。

    现以已商用化的雪铁龙C3为例,该车已经装配了无空转技术功能的“Stop&Start”系统。

    这套系统的技术关键在于两点:一是有一套电子程序自动控制发动机的关闭和开启,二是能够使发动机在极短的时间内迅速平稳启动的装置。

    雪铁龙C3的Stop & Start系统完全依靠一种全新设计的电机,这个电机就是一套起动机-发电机一体化系统,并且通过皮带与发动机曲轴相连。起动时,它靠皮带带动发动机曲轴;当发动机正常运转起来之后,它又充当发电机的角色,起动与发电的重任都落到了一台电机上,这其中的核心装置就是2千瓦可逆变发电机。

  雪铁龙C3的这套无空转系统并非全时运作,它是靠仪表板上一个按键来控制,当车辆驶入市区,按下该键,Stop & Start系统便开始“待工作”。不管汽车开快开慢,只要车轮转动它是不会工作的,但当汽车停止的时候它就会工作。遇到红灯停车的时候,司机踩下制动踏板超过3秒钟,位于仪表上的ECO灯点亮,发动机就会自动熄火;当转绿灯放行,司机抬起制动踏板,发动机便会迅速地自动启动运转,ECO灯熄灭。正常情况下,它只需要0.4秒就能让发动机进入运转状态,比传统电动机起码少用0 .5秒。由于能明显缩短起动时间,因此启动的时候比传统启动系统省油。

    Stop & Start系统工作时,不仅省去了拨动变速杆和手刹的动作,更重要的是,发动机的启动要比一般传统启动方式迅速。雪铁龙C3有了这套系统,可以将市区油耗和综合油耗分别降低10%和6%,堵车时则可以降低15%。此外,二氧化碳排放也可以减少4%。

    由于雪铁龙C3Stop & Start系统没有了传统起动机那些易损零件,工作可靠,而且是皮带传动,属于一种柔和的传动方式,起动时自然就没有传统的齿轮啮合的噪音。从表面上看,它的形状与安装位置都与传统的发电机很相似,只是体积大一点,里面电线更多更粗,皮带也比普通车上的更宽一些。

    不过,目前雪铁龙C3这种Stop & Start系统只适用于小排量汽车上,而且还有使用上的限制,例如当发动机温度过低的时候,以及电瓶电量过低、挂倒档等,Stop & Start系统不会工作,如果Stop & Start系统一旦工作,空调会停止运行,时间一长会影响到乘坐的舒适性。

车汇通
2007年11月5日